WO2022131222A1 - 補強用ガラス繊維、チョップドストランド、繊維シート及びロッド - Google Patents

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WO2022131222A1
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reinforcing glass
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reinforcing
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哲 川口
英俊 福地
文 中村
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日本板硝子株式会社
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    • 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
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    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02—Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • D02G3/16—Yarns or threads made from mineral substances
    • D02G3/18—Yarns or threads made from mineral substances from glass or the like
    • 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/10—Cords, strands or rovings, e.g. oriented cords, strands or rovings

Definitions

  • the present invention relates to reinforcing glass fibers, chopped strands, fiber sheets and rods.
  • Glass fiber is used as a reinforcing material for products that receive stress.
  • the glass fiber is appropriately processed into an appropriate form according to the intended use.
  • a rubber reinforcing cord having a strand made of bundled glass fibers is used.
  • the rubber reinforcing cord is embedded in a rubber product such as a rubber belt or a tire to suppress the elongation or decrease in strength of the rubber product, which contributes to the improvement of the dimensional stability of the rubber product and the extension of the fatigue life.
  • Patent Document 1 discloses a glass fiber used for a rubber reinforcing cord.
  • an object of the present invention is to provide a new reinforcing glass fiber suitable for reinforcing various products.
  • the present inventors have found that the characteristics of the reinforcing glass fiber can be improved by appropriately adjusting the content of Fe 2 O 3 among the components contained in the reinforcing glass fiber. A new finding has led to the completion of the present invention.
  • the present invention Containing SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 Provided are reinforcing glass fibers having a Fe 2 O 3 content of 12 to 25% by mass.
  • the present invention Provided are chopped strands containing the above reinforcing glass fibers.
  • the present invention Provided is a fiber sheet containing the above-mentioned reinforcing glass fiber.
  • rods comprising the above reinforcing glass fibers.
  • FIG. 3A It is a figure which shows an example of the structure of the rubber belt including the rubber reinforcing cord.
  • the reinforcing glass fiber of the present embodiment contains SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 , and may further contain CaO.
  • the content of Fe 2 O 3 is 12 to 25% by mass.
  • SiO 2 is referred to as an S component, and the content of SiO 2 may be indicated as [S].
  • Al 2 O 3 is referred to as component A, and the content of Al 2 O 3 may be indicated as [A].
  • Fe 2 O 3 is referred to as an F component, and the content of Fe 2 O 3 may be indicated as [F].
  • CaO is referred to as C component, and the CaO content may be indicated as [C].
  • SiO 2 is an essential main component that forms the skeleton of glass. Further, it is a component that adjusts the devitrification temperature and viscosity of glass, and is also a component that particularly improves acid resistance in chemical durability. If the content of SiO 2 is too low, the acid resistance may decrease. On the other hand, if the content of SiO 2 is too high, the elastic modulus (for example, Young's modulus) may decrease.
  • the content of SiO 2 is, for example, 40% by mass or more, and may be 43% by mass or more, 45% by mass or more, 48% by mass or more, 50% by mass or more, and further 53% by mass or more.
  • the content of SiO 2 is, for example, 68% by mass or less, and may be 65% by mass or less, 63% by mass or less, and further 60% by mass or less.
  • the content of SiO 2 is preferably 50 to 63% by mass, and may be 40 to 50% by mass in some cases.
  • Al 2 O 3 is a component that forms the skeleton of glass, and is also a component that adjusts the devitrification temperature and viscosity of glass. It is also a component that particularly improves water resistance among chemical durability. On the other hand, Al 2 O 3 is also a component of chemical durability that deteriorates acid resistance. If the content of Al 2 O 3 is too low, the water resistance may decrease. On the other hand, if the content of Al 2 O 3 is too high, acid resistance and alkali resistance may decrease.
  • the content of Al 2 O 3 is, for example, 2% by mass or more, and may be 5% by mass or more, 7% by mass or more, and further 10% by mass or more.
  • the content of Al 2 O 3 is, for example, 20% by mass or less, and may be 15% by mass or less.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 5 to 15% by mass.
  • the total content of SiO 2 and Al 2 O 3 is, for example, 40 to 70% by mass. If the total of [S] and [A] is less than 40% by mass, or if the total of [S] and [A] is more than 70% by mass, the melting temperature of the raw material of the reinforcing glass fiber is too high. , The viscosity of the melt of the raw material is too high, or the viscosity of the melt of the raw material is too low, so that the melt spinnability of the raw material may decrease.
  • the total content of SiO 2 and Al 2 O 3 is preferably 50% by mass or more, and more preferably 55% by mass or more.
  • the total content of SiO 2 and Al 2 O 3 may be 65% by mass or less.
  • the ratio of the content of Al 2 O 3 to the total content of SiO 2 and Al 2 O 3 is, for example, 0.10. It is about 0.40, preferably 0.15 to 0.40.
  • [A] / ([A] + [S]) is less than 0.10, or when [A] / ([A] + [S]) is more than 0.40, reinforcing glass fiber
  • the melt-spinnability of the raw material may decrease.
  • [A] / ([A] + [S]) is preferably 0.35 or less, more preferably 0.30 or less, still more preferably 0.25 or less, and particularly preferably 0.20. It is as follows.
  • Fe 2 O 3 plays an important role in the reinforcing glass fiber of the present embodiment. That is, when Fe 2 O 3 is contained in the reinforcing glass fiber in an appropriate range, the acid resistance and alkali resistance of the reinforcing glass fiber are improved. Further, since Fe 2 O 3 is present in a large amount as a raw material, the cost of using the raw material can be reduced. Further, Fe 2 O 3 can also improve the elastic modulus of the reinforcing glass fiber. On the other hand, if the reinforcing glass fiber contains an excessive amount of Fe 2 O 3 , the acid resistance is lowered and devitrification may occur. In the reinforcing glass fiber, the content of Fe 2 O 3 is 12 to 25% by mass.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 15% by mass or more, and may be 17% by mass or more.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 23% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 15 to 25% by mass, more preferably 15 to 23% by mass, and in some cases 20 to 25% by mass.
  • the content of Fe 2 O 3 is often set to 1% by mass or less.
  • the batch cost at the time of producing the reinforcing glass fiber is reduced, and the acid resistance and alkali resistance are improved. It can be improved and a high elastic modulus can be obtained.
  • the reinforcing glass fiber may be colored.
  • the reinforcing glass fiber of the present embodiment is suitable for applications in which coloring is not a problem, particularly for reinforcing concrete products and rubber products.
  • CaO is a component that improves alkali resistance, especially cement resistance. CaO also tends to improve the elastic modulus of the reinforcing glass fiber.
  • the CaO content is, for example, 5 to 30% by mass. When the CaO content is less than 5% by mass, the melting start temperature of the raw material of the reinforcing glass fiber is high, which is not preferable from the viewpoint of energy saving, and the alkali resistance tends to be inferior. When the CaO content is more than 30% by mass, it may be difficult to produce the reinforcing glass fiber because the viscosity of the melt of the raw material of the reinforcing glass fiber is too low.
  • the CaO content is preferably 10% by mass or more, and may be 13% by mass or more, 15% by mass or more, 17% by mass or more, or 20% by mass or more.
  • the CaO content may be 25% by mass or less.
  • the CaO content may be 18 to 30% by mass, and in some cases, 15 to 25% by mass, or 20 to 30% by mass.
  • the CaO content is 18 to 30% by mass and the Fe 2 O 3 content is 15 to 25% by mass in the reinforcing glass fiber. It is preferable to have. From the same viewpoint, the CaO content may be 15 to 25% by mass and the Fe 2 O 3 content may be 15 to 23% by mass in the reinforcing glass fiber.
  • the total content of CaO and Fe 2 O 3 is, for example, 30% by mass or more, and may be 31% by mass or more, 33% by mass or more, and further 35% by mass or more.
  • the total content of CaO and Fe 2 O 3 is, for example, 60% by mass or less, and may be 50% by mass or less.
  • the content of Fe 2 O 3 is appropriately adjusted, and if necessary, the total content of SiO 2 and Al 2 O 3 , Al 2 O 3 / ( The mass ratio calculated by SiO 2 + Al 2 O 3 ), the CaO content, etc. are also adjusted appropriately.
  • the reinforcing glass fiber tends to be superior in mechanical properties such as elastic modulus and chemical durability such as alkali resistance and acid resistance as compared with the conventional reinforcing glass fiber.
  • the reinforcing glass fiber of the present embodiment may further contain components other than the above components.
  • the reinforcing glass fiber may contain impurities of raw materials, trace components derived from manufacturing equipment, and the like.
  • the trace component include MgO, Na 2 O, K 2 O, TiO 2 , CrO 2 and the like.
  • the content of the trace component is, for example, less than 10% by mass and may be less than 5% by mass.
  • the method for producing the reinforcing glass fiber is not particularly limited, and includes, for example, a step of forming a melt from the raw material and a step of spinning the reinforcing glass fiber from the melt.
  • the raw material of the reinforcing glass fiber may be a mixture of each of a single compound of SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and Ca O, and from the viewpoint of cost, a silica source containing a large amount of SiO 2 , Al 2 At least selected from the group consisting of an alumina source rich in O 3 , a silica alumina source rich in both SiO 2 and Al 2 O 3 , an iron oxide source rich in Fe 2 O 3 , and a calcium oxide source rich in CaO. It may be a mixture containing one. In this mixture, the composition may be adjusted by mixing a raw material having a high purity with the raw material such as the silica source described above.
  • the silica source is not particularly limited, and examples thereof include amorphous silica, silica sand, fumed silica, and volcanic ash.
  • the alumina source is not particularly limited, and examples thereof include alumina and other ores such as mullite.
  • the silica-alumina source is not particularly limited, and examples thereof include kaolinite, montmorillonite, feldspar, and zeolite.
  • the iron oxide source is not particularly limited, and examples thereof include iron oxide, iron hydroxide, and iron ore.
  • the calcium oxide source is not particularly limited, and examples thereof include calcium carbonate and other ores such as calcite and dolomite.
  • thermal power generation waste and metal refining waste can also be used as one of a silica source, an alumina source, a silica alumina source, an iron oxide source, and a calcium oxide source.
  • thermal power generation waste examples include fly ash and clinker ash.
  • Fly ash and clinker ash are suitable as silica-alumina sources because they are rich in SiO 2 and Al 2 O 3 .
  • fly ash and clinker ash tend to have a low content of Fe 2 O 3 , it is difficult to produce the reinforcing glass fiber of the present embodiment using only these.
  • the reinforcing glass fiber of the present embodiment can be produced at low cost by blending with an appropriate amount of iron oxide source.
  • Coal gasification slag (CGS) produced as waste of integrated coal gasification combined cycle (IGCC) has almost the same chemical composition as fly ash. Therefore, coal gasified slag can also be used as a source of silica-alumina. Since the coal gasified slag is in the form of granules, it has an advantage of being excellent in handleability.
  • metal refining waste examples include steel slag and copper slag. Since steel slag has a high CaO content, it can be used as a calcium oxide source. Examples of steel slag include blast furnace slag, converter slag, and reduction slag. Copper slag has a high content of Fe 2 O 3 and can be used as an iron oxide source.
  • fly ash, clinker ash, or coal gasification slag can be used as the silica alumina source.
  • Copper slag can be used as the iron oxide source.
  • Steel slag can be used as the calcium oxide source. That is, industrial waste can be used as a silica-alumina source, an iron oxide source, and a calcium oxide source.
  • volcanic rocks such as basalt and andesite can also be used as silica-alumina sources.
  • Tables 1 to 3 below show specific examples of the compositions of the silica alumina source, the iron oxide source, and the calcium oxide source described above.
  • FA (1) to FA (9) and FA (12) in Tables 1 and 2 are examples of the composition of fly ash discharged from a thermal power plant in Japan.
  • FA (10) in Table 2 is an example of the composition of copper slag produced at a copper smelter in Japan.
  • FA (11) is an example of the composition of coal gasification slag discharged from a coal gasification combined cycle power plant in Japan.
  • FA (13) is an example of the composition of blast furnace slag produced at a steel mill in Japan.
  • FA (14) is an example of the composition of reduced slag produced at a steel mill in Japan.
  • BA (1) and BA (2) in Table 3 are examples of the composition of basaltic rocks (volcanic rocks) with a specifically high iron oxide content collected in Akita and Fukui prefectures.
  • the compositions in Tables 1 to 3 are values measured by the fluorescent X-ray analysis method.
  • the melt may be used for spinning without solidifying.
  • This method is called the direct melt method.
  • the steps of forming a melt from the above-mentioned raw materials include a step of solidifying the melted raw material to obtain a solidified body and a step of melting the solidified body to form a melt. , May be provided.
  • This method is known as the marble melting method because the solidified body as an intermediate raw material is called marble.
  • the raw material and the solidified body are melted, for example, in a melting furnace.
  • the reinforcing glass fiber in the step of spinning the reinforcing glass fiber from the melt, the reinforcing glass fiber may be continuously manufactured by using the bushing attached to the bottom of the melting furnace.
  • FIG. 1 shows an example of a spinning device for producing reinforcing glass fiber.
  • the melt melted in the melting furnace is drawn from a bushing 10 having a large number (for example, 2400) nozzles at the bottom to form a large number of reinforcing glass fibers 11.
  • the binder (focusing agent) 14 may be applied by the coating roller 13 of the binder applicator 12.
  • a large number of reinforcing glass fibers 11 coated with the binder 14 may be focused by the reinforcing pad 15 as strands 16 each of which is composed of, for example, about 800 reinforcing glass fibers 11.
  • Each strand 16 may be wound around a cylindrical tube 19 fitted to a collet 18 while being twilled by a traverse finger 17.
  • the cylindrical tube 19 around which the strand 16 is wound is removed from the collet 18, the cake (strand winding body) 20 is obtained.
  • the details of the strand will be described later.
  • the reinforcing glass fiber is, for example, a long fiber. In some cases, the reinforcing glass fiber may be a short fiber.
  • the diameter of the reinforcing glass fiber can be 15 ⁇ m or less, further 10 ⁇ m or less.
  • the use of thinner reinforcing glass fibers makes the strands relatively supple and bendable. Therefore, the reinforcing glass fiber having a smaller diameter can improve the bending strength of the cord. Moreover, the cross-sectional area of the cord can be reduced when compared with the same strength.
  • the lower limit of the diameter of the reinforcing glass fiber is not particularly limited, but is, for example, 2 ⁇ m and may be 3 ⁇ m. However, the reinforcing glass fiber may be thick enough to have a diameter of more than 15 ⁇ m and further to 20 ⁇ m or more.
  • the variation in the diameter of the reinforcing glass fiber may be ⁇ 3 ⁇ m or less, and further may be ⁇ 2 ⁇ m or less. Reinforcing glass fibers with large variations and irregular diameters have a wavy outer shape and tend to generate stress, resulting in a decrease in bending strength. Therefore, it is better that the variation in the diameter of the reinforcing glass fiber is small.
  • the variation in the diameter of the reinforcing glass fiber is obtained by measuring the diameter of the reinforcing glass fiber at any 50 points, the difference between the simple average and the maximum value (indicated by +), and the simple average and the minimum value. Determined by the difference (displayed by-).
  • the diameter of the reinforcing glass fiber can be determined by the above simple average.
  • the cross section of the reinforcing glass fiber is, for example, substantially circular, and its roundness may be 0.7 or more.
  • the roundness is a value defined by (4 ⁇ S / L 2 ) when the cross-sectional area S of the reinforcing glass fiber and the circumference of the cross-section are L.
  • the cross section with this value of 1 is a perfect circle.
  • the roundness can be measured using a scanning electron microscope. In this case, it is convenient to use image processing software such as Image J by Wayne Rasband.
  • the density of the reinforcing glass fiber is not particularly limited, and is, for example, 2.4 to 2.8 g / cm 3 .
  • the reinforcing glass fiber of the present embodiment has high amorphous property, the strength is hardly reduced due to the peeling of the interface between the crystalline phase and the amorphous phase, and has high strength.
  • the degree of amorphousness which is a measure of amorphousness, is usually 90% or more, and may be 95% or more, although it depends on the composition.
  • the degree of amorphousness can be calculated by the following equation (1) from the X-ray diffraction (XRD) spectrum.
  • the reinforcing glass fiber is, for example, substantially composed of only an amorphous phase.
  • the fact that the reinforcing glass fiber is substantially composed of only the amorphous phase means that only the amorphous halo is observed in the X-ray diffraction spectrum, and the peak of the crystalline phase is not observed.
  • the reinforcing glass fiber of the present embodiment has, for example, excellent mechanical properties.
  • the elastic modulus (Young's modulus) E of the reinforcing glass fiber is, for example, 80 MPa or more, preferably 85 MPa or more, and more preferably 90 MPa or more.
  • Reinforcing glass fibers having an elastic modulus of 85 MPa or more, particularly 90 MPa or more, are particularly suitable for reinforcing rubber products and plastic products.
  • the upper limit of the elastic modulus E of the reinforcing glass fiber is not particularly limited, and may be, for example, 100 MPa.
  • the tensile strength of the reinforcing glass fiber is, for example, 2500 N / mm 2 or more, preferably 3000 N / mm 2 or more, more preferably 3500 N / mm 2 or more, and further preferably 4000 N / mm 2 or more. It is particularly preferably 4500 N / mm 2 or more, and particularly preferably 4900 N / mm 2 or more, which exceeds the tensile strength of high-strength / high-elasticity glass (for example, S2 glass manufactured by AGY).
  • the upper limit of the tensile strength of the reinforcing glass fiber is not particularly limited, and may be, for example, 10000 N / mm 2 and 5000 N / mm 2 .
  • the tensile strength of the reinforcing glass fiber can be measured by a method according to JIS R1657: 2003.
  • the tensile elastic modulus of the reinforcing glass fiber is, for example, 0.8 ⁇ 10 5 kN / mm 2 or more, preferably high-strength / high-elasticity glass (for example, MAGNAVI® of Nippon Plate Glass Co., Ltd.). It is 1.0 ⁇ 10 5 kN / mm 2 or more, which exceeds the rate.
  • the tensile elastic modulus of the reinforcing glass fiber can be measured by a method according to the method A defined in JIS R1657: 2003.
  • the reinforcing glass fiber of this embodiment also tends to have excellent thermal stability.
  • the glass transition point Tg of the reinforcing glass fiber is, for example, 700 ° C. or higher, preferably high-strength / high-elasticity glass (for example, S2 glass of AGY, T glass of Nitto Spinning Co., Ltd., and U glass of Nippon Sheet Glass Co., Ltd.). ) Is above the glass transition point of 850 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, and even more preferably 1000 ° C. or higher.
  • the upper limit of the glass transition point Tg of the reinforcing glass fiber is not particularly limited, and is, for example, 1500 ° C.
  • the glass transition point Tg can be measured using a commercially available differential thermal expansion meter.
  • the reinforcing glass fiber of the present embodiment also tends to have excellent chemical durability (alkali resistance and acid resistance).
  • the alkali resistance can be determined from, for example, the mass reduction rate ⁇ W BASE measured by the method described later.
  • the mass reduction rate ⁇ W BASE of the reinforcing glass fiber is, for example, 0.30% by mass or less, preferably 0.25% by mass or less, and more preferably 0.20% by mass or less.
  • Reinforcing glass fiber having a low mass reduction rate ⁇ W BASE and excellent alkali resistance is suitable for reinforcing concrete products and plastic products.
  • the reinforcing glass fibers tend to be required to have high alkali resistance.
  • the mass reduction rate ⁇ W BASE can be measured by the following method in accordance with the “Method for measuring chemical durability of optical glass (powder method)” (JOGIS 06) of the Japan Optical Glass Industry Association standard.
  • the reinforcing glass fiber or a plate-shaped sample glass having the same composition as the reinforcing glass fiber
  • a sample having a size that passes through a test sieve of 600 ⁇ m and stays in the test sieve of 425 ⁇ m is separated and used as a measurement sample.
  • the test sieve is defined in JIS Z8801.
  • the measurement sample is weighed and immersed in a sodium hydroxide aqueous solution having a temperature of 99 ° C.
  • a sufficient amount of sodium hydroxide aqueous solution is used for the measurement sample, for example, 80 mL for 5 g of the measurement sample.
  • the supernatant is removed by a tilting method (decantation), the residual sample is dried to dryness, and its mass is measured.
  • the ratio of the difference between the mass of the measurement sample and the mass of the residual sample to the mass of the measurement sample before being immersed in the sodium hydroxide aqueous solution can be calculated, and the obtained calculated value can be regarded as the mass reduction rate ⁇ W BASE .
  • the acid resistance can be determined, for example, from the mass reduction rate ⁇ W ACID .
  • the mass reduction rate ⁇ W ACID of the reinforcing glass fiber is, for example, 1.50% by mass or less, preferably 1.00% by mass or less, more preferably 0.50% by mass or less, and further preferably 0. It is 20% by mass or less.
  • Reinforcing glass fiber having a low mass reduction rate ⁇ W ACID and excellent acid resistance is suitable for reinforcing plastic products.
  • the mass loss rate ⁇ W ACID can be measured by the same method as the mass loss rate ⁇ W BASE , except that a sulfuric acid aqueous solution having a temperature of 99 ° C. and a concentration of 21.2 mass% is used instead of the sodium hydroxide aqueous solution.
  • the reinforcing glass fiber of this embodiment can be used for reinforcing various products.
  • the reinforcing glass fiber may be used for reinforcing a concrete product, a rubber product, or a plastic product.
  • reinforcing glass fibers may be used to reinforce concrete products.
  • the present invention provides a concrete product provided with reinforcing glass fiber of the present embodiment.
  • the concrete product has a cement composition and reinforcing glass fibers embedded in the cement composition.
  • the concrete product comprises a main body portion and a covering member covering the surface of the main body portion, the covering member containing reinforcing glass fiber.
  • the covering member may further contain a material such as resin or cement.
  • the reinforcing glass fiber may be appropriately processed according to the type of concrete product and the like. Specifically, chopped strands, fiber sheets, rods and the like can be used to reinforce concrete products. From another aspect thereof, the present invention provides a chopped strand containing the reinforcing glass fiber of the present embodiment, a fiber sheet containing the reinforcing glass fiber of the present embodiment, a rod containing the reinforcing glass fiber of the present embodiment, and the like. do.
  • the chopped strand containing the reinforcing glass fiber can be produced, for example, by cutting the strand formed by bundling the reinforcing glass fiber.
  • the number of reinforcing glass fibers contained in the strand is not particularly limited, and is, for example, 100 to 10,000, typically 400 to 4,000.
  • Strands can be formed by bundling a predetermined number of reinforcing glass fibers spun with a sizing agent generally used for forming strands, for example, an elastomer-based sizing agent, when spinning reinforcing glass fibers.
  • the formed strands may be wound around a collet or the like and subjected to a predetermined treatment such as drying. Strands can be made by the method described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an apparatus for manufacturing a chopped strand.
  • the cake 20 produced by the spinning apparatus of FIG. 1 is housed in the krill 21, the strand 16 is pulled out from the cake 20, and is bundled as a strand bundle (roving) 23 by the focusing guide 22. Water or a treatment liquid is sprayed onto the strand bundle 23 from the spraying device 24. Further, by cutting the strand bundle 23 with the rotary blade 26 of the cutting device 25, the chopped strand 27 is obtained.
  • the chopped strand may be produced by directly cutting the strand 16 with the rotary blade (chopper) 26 of the cutting device 25 without winding the strand 16 like the cake 20 in FIG. 1 (direct chopper). ..
  • chopped strand may be produced by cutting one strand 16.
  • chopped strands formed from strand bundles may be referred to as "focused chopped strands”.
  • a chopped strand formed from a single strand may be referred to as an "unfocused chopped strand”.
  • the chopped strand can be used, for example, by mixing with a cement composition.
  • a mixture of unfocused chopped strands and a cement composition can be sprayed onto the surface of the body of a concrete product to form a covering member that covers the surface of the body. According to this covering member, it is possible to prevent the concrete material from peeling off from the surface of the main body.
  • a mixture of focused chopped strands and cement composition is suitable for reinforcing the entire concrete product.
  • the focused chopped strands in this mixture play a role similar to the straw used in clay walls and mortar.
  • the chopped strand has a large specific surface area and a large area in contact with cement. Therefore, in chopped strands used for reinforcing concrete products, it is particularly preferable that the reinforcing glass fiber has excellent alkali resistance.
  • the reinforcing glass fiber also needs to have a sufficient elastic modulus for practical use.
  • the fiber sheet containing the reinforcing glass fiber may be a woven fabric or a non-woven fabric.
  • the woven fabric include cloths using roving or yarn as warp and / or weft.
  • the non-woven fabric include chopped strand mats formed from chopped strands.
  • the non-woven fabric may be made of short fibers.
  • the fiber sheet can be used by impregnating it with a resin such as cement mortar or epoxy resin.
  • the fiber sheet may be used in a state where its surface is covered with a layer (resin layer) made of resin.
  • a fiber sheet impregnated with cement mortar or a resin, or a fiber sheet whose surface is coated with a resin layer may be referred to as a protective sheet.
  • a known method such as a hand lay-up molding method, an SMC (Sheet Molding Compound) molding method, or a BMC (Bulk Molding Compound) molding method can be used for manufacturing the protective sheet.
  • FIGS. 3A and 3B show an example of a concrete product containing the above protective sheet.
  • FIGS. 3A and 3B show segments 31 used for lining tunnels by the shield method as concrete products.
  • the segments 31 have an arc plate shape and can form a cylindrical lining body by being joined to each other in the excavation holes excavated by the shield machine.
  • the plurality of segments 31 can form a ring by joining each other in the circumferential direction.
  • a lining body can be formed by joining a plurality of segments 31 to each other in the axial direction of the ring.
  • a joint plate 33 is provided on the joint end surface 31A of the segment 31 in the circumferential direction. By fastening and fixing the joint plates 33 to each other for the plurality of segments 31, the plurality of segments 31 can be joined in the circumferential direction.
  • a joining rod (not shown) protruding from the joining end face 31B is provided on one joining end surface 31B of the segment 31 in the axial direction of the ring.
  • the other joining end surface 31B is provided with a joining tool 32 for engaging the above joining rod.
  • the joining tool 32 is formed with an insertion hole H into which the joining rod is inserted.
  • FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of the segment 31 in the vicinity of the joint end surface 31B.
  • the segment 31 further includes a protective sheet 41 arranged on the joint end face 31B.
  • the surface of the protective sheet 41 constitutes the joint end surface 31B.
  • the protective sheet 41 functions as a covering member that covers the surface of the main body of the segment 31.
  • the segment 31 may further include a sealing member 44 that seals the plurality of segments 31 when they are joined to each other.
  • the shield machine extends the rod of the jack while excavating the ground with the cutter at the tip of the shield machine while the spreader of the jack is in contact with the lining body composed of the segment 31.
  • the shield machine can obtain a reaction force from the lining body through the jack, and can be propelled by this reaction force. Since the shield machine has multiple jacks, the lining body is in contact with multiple spreaders. Therefore, when the pressing force from the plurality of spreaders on the lining body acts toward the outside of the lining body, stress may be generated between two adjacent segments 31 in the lining body. By cushioning this stress, the protective sheet 41 can suppress the occurrence of cracks in the vicinity of the joint end surface 31B.
  • a rod containing reinforcing glass fibers is, for example, a bundle of reinforcing glass fibers.
  • the rod is made by knitting reinforcing glass fibers into a braided shape.
  • the bundled reinforcing glass fibers may be hardened with a resin such as cement or an epoxy resin.
  • the rod can be used, for example, as an alternative to the reinforcing bar.
  • FIG. 4 shows an example of a concrete product containing the above rod.
  • FIG. 4 shows a utility pole 50 as a concrete product.
  • a part of the utility pole 50 is embedded in the ground 60 and extends upward.
  • the utility pole 50 includes a cement composition 52 including mortar and the like filled therein, and a plurality of rods 55 embedded in the cement composition 52.
  • the rods 55 are arranged parallel to each other along the direction in which the utility pole 50 extends from the bottom of the utility pole 50.
  • the reinforcing glass fiber has an excellent elastic modulus.
  • the reinforcing glass fiber also needs to have sufficient alkali resistance for practical use.
  • the rod 55 is inserted into the utility pole through an opening or the like into the utility pole whose inside is formed in a cavity, and the cement composition 52 is further filled inside the utility pole.
  • the rod 55 is inserted into the utility pole through an opening or the like into the utility pole whose inside is formed in a cavity, and the cement composition 52 is further filled inside the utility pole.
  • Can be made by. Details of this production method are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-2543.
  • an aramid rod made of aramid fiber is used.
  • the rod 55 containing the reinforcing glass fiber of the present embodiment tends to have excellent alkali resistance as compared with the aramid rod.
  • Examples of concrete products reinforced with reinforcing glass fibers are not limited to those described above.
  • the reinforcing glass fiber can be used as an aggregate, a reinforcing material, or the like of various concrete products. Reinforcing glass fiber also tends to have good mechanical properties and thermal stability, so concrete products that require heat resistance (for example, concrete products used in power plants, melting furnaces, coke ovens, etc.), or It can also be used for building materials that require fire resistance (for example, fire-resistant structures of buildings, fire-resistant covering materials, etc.).
  • the reinforcing glass fiber can be processed into other forms other than the above chopped strands, fiber sheets and rods, such as strands, rovings, yarns and cords.
  • the yarn is obtained by twisting one or more strands.
  • the reinforcing glass fiber may be used for reinforcing the rubber product.
  • the present invention provides a rubber product provided with the reinforcing glass fiber of the present embodiment.
  • a rubber product has a rubber composition (matrix rubber) and reinforcing glass fibers embedded in the rubber composition.
  • the reinforcing glass fiber may be appropriately processed according to the type of rubber product and the like. Specifically, a cord or the like can be used to reinforce the rubber product. From another aspect thereof, the present invention provides a cord containing the reinforcing glass fiber of the present embodiment.
  • the cord includes a strand formed by bundling the above-mentioned reinforcing glass fibers (rubber reinforcing fibers).
  • the number of reinforcing glass fibers contained in the strand is not particularly limited, and is, for example, 100 to 2000 fibers, typically 200 to 600 fibers.
  • Strands can be formed by bundling a predetermined number of reinforcing glass fibers spun with a sizing agent generally used for forming strands, for example, an elastomer-based sizing agent, when spinning reinforcing glass fibers.
  • the formed strands may be wound around a collet or the like and subjected to a predetermined treatment such as drying.
  • a plurality of strands are bundled to form a strand aggregate.
  • the number of strands forming the cord may be one.
  • the strand or strand aggregate preferably contains 200 to 36000 reinforcing glass fibers, more preferably 200 to 7800 reinforcing glass fibers.
  • the wire diameter of the strand or the strand aggregate is preferably 10 tex (tex) to 8350 tex, and more preferably 68 tex to 1430 tex.
  • the strands may be coated with a first coating layer formed from a treatment liquid A containing at least one selected from resorcin-formaldehyde condensate and vulcanizing agent and latex.
  • a treatment liquid A containing at least one selected from resorcin-formaldehyde condensate and vulcanizing agent and latex.
  • the first coating layer may be coated with one strand or may be coated with a strand aggregate in which two or more strands are bundled.
  • the type of latex is not particularly limited, and is, for example, vinylpyridine-styrene-butadiene terpolymer (VP) latex, chlorosulfonated polystyrene (CSM) latex, acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR) latex, and nitrile group-containing highly saturated polymers. It may be at least one selected from latex. By using these materials, the heat resistance and water resistance of the reinforcing cord can be improved.
  • VP vinylpyridine-styrene-butadiene terpolymer
  • CSM chlorosulfonated polystyrene
  • NBR acrylonitrile-butadiene copolymer
  • nitrile group-containing highly saturated polymers It may be at least one selected from latex.
  • the nitrile group-containing highly saturated polymer includes a copolymer containing acrylonitrile as a constituent unit such as a material obtained by hydrogenating NBR (H-NBR), a material obtained by hydrogenating a terpolymer, or a butadiene-ethylene-acrylonitrile terpolymer. Examples thereof include materials containing acrylonitrile and saturated hydrocarbons as constituent units.
  • H-NBR hydrogenating NBR
  • terpolymer a material obtained by hydrogenating a terpolymer
  • butadiene-ethylene-acrylonitrile terpolymer examples thereof include materials containing acrylonitrile and saturated hydrocarbons as constituent units.
  • the resorcin-formaldehyde condensate (RF) is not particularly limited, and a novolak type, a resor type, or a mixed type thereof may be used.
  • RF is generally marketed as a liquid containing a solid content, but a liquid having a solid content in the range of about 5% by weight to 10% by weight can be preferably used.
  • the vulcanizing agent is not particularly limited, and examples thereof include at least one selected from a maleimide compound and an organic diisocyanate compound.
  • the content of the vulcanizing agent in the treatment liquid A may be in the range of 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the latex, preferably 20. It is in the range of ⁇ 75 parts by weight. In this case, the balance between the flexibility of the cord and the adhesiveness to the matrix rubber can be improved.
  • the organic diisocyanate compound is not particularly limited, but for example, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylene bis (4-cyclohexyl isocyanate), toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, naphthalenedi isocyanate, methylene bis (phenyl isocyanate) and the like may be used.
  • the treatment liquid A may contain one or more of these organic diisocyanate compounds, and for substances having isomers related to substituents such as toluene diisocyanate and methylenebis (phenyl isocyanate), the isomers are used with each other. May be a mixture of. Further, the organic diisocyanate compound may be used in a state where the isocyanate group is protected by phenols or lactams.
  • the maleimide compound is not particularly limited, but for example, bismaleimide, phenylmaleimide, diphenylmethane-4,4'-bismaleimide and the like may be used.
  • the solid content in the treatment liquid A is preferably in the range of 10% by weight to 40% by weight, more preferably in the range of 25% by weight to 35% by weight. If the content is too small, the formation of the first coating layer becomes insufficient, and if it is too large, it is difficult to control the amount of the treatment liquid A applied to the strands, and the thickness of the first coating layer becomes uneven. Prone.
  • the treatment liquid A may contain a base for adjusting the pH, for example, ammonia, if necessary, and may also contain a stabilizer, an antiaging agent, and the like.
  • the treatment liquid A may contain a filler such as carbon black, and in this case, a cord having better adhesion to the matrix rubber can be obtained.
  • the strands (including the aggregate) may be continuously immersed in a coating bath containing the treatment liquid A, the strands may be pulled up from the coating bath, the excess treatment liquid may be removed, and the strands may be dried if necessary.
  • the strand on which the first coating is formed may be used as a cord as it is, or may be subjected to various treatments such as twisting and formation of a second coating layer, which will be described later, as necessary.
  • the first coating layer may be formed in an amount corresponding to about 10% by weight to 30% by weight with respect to the weight of the strand.
  • the cord may have a structure in which two or more yarns formed by downward twisting of strands coated by the first coating layer are bundled and further twisted upward. In this case, the strength is further improved, and the cord having better bending fatigue resistance can be obtained.
  • the number of bottom twists may be about 0.5 to 4 times, preferably about 1.2 to 3 times, per 2.54 cm (1 inch) in the length direction.
  • the yarn formed by the lower twist is bundled with about 2 to 20 yarns, preferably about 6 to 15 yarns, and then 0.5 to 4 times, preferably 1 to 2 times per 2.54 cm in the length direction. It may be twisted about 8 times.
  • the cord may be covered with a second coating layer containing rubber.
  • the cord can be obtained with improved adhesiveness to the matrix rubber.
  • the type of rubber is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the type of matrix rubber and the like.
  • the coating layer contains CSM as the rubber.
  • the matrix rubber is a mixed rubber in which polyzinc methacrylate (ZDMA) is dispersed in a nitrile group-containing highly saturated polymer
  • the second coating layer is nitrile as the rubber because it is superior in adhesiveness. It is preferable to contain a group-containing highly saturated copolymer or a mixed rubber having the same composition as the matrix rubber.
  • the second coating layer is, for example, a strand (including an aggregate), a strand (including an aggregate) coated by the first coating layer, or a thread obtained by further twisting the strand, and is made of rubber or a rubber precursor. It may be formed by impregnating the treatment liquid B in which the body is dissolved and then drying.
  • CSM and nitrile group-containing highly saturated polymers are dissolved in aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene, ketones such as methyl ethyl ketone, and esters such as ethyl acetate. B may contain these organic substances as a solvent.
  • the treatment liquid B may contain a sulphurizing agent, and the sulfurizing agent includes, for example, sulfur; dicumyl peroxide, 1,3-bis (t-butyl) in addition to the above-mentioned maleimide compound and organic diisocyanate compound.
  • Organic peroxides such as peroxy-m-isopropyl) benzene; aromatic nitroso compounds such as p-dinitronaphthalene and p-dinitrosobenzene may be used.
  • the treatment liquid B may contain an inorganic filler, an antiaging agent, a vulcanization aid, a plasticizer and the like, if necessary.
  • the content of substances other than the solvent (rubber, vulcanizing agent, etc.) in the treatment liquid B may be appropriately set depending on the type of the substance, but is in the range of about 3% by weight to 25% by weight, preferably from 5% by weight. If it is in the range of about 15% by weight, the second coating layer can be easily formed.
  • the content of rubber or rubber precursor in a substance other than the above solvent is preferably about 20% by weight to 60% by weight, and when the treatment liquid B contains a vulcanizing agent, the content of the vulcanizing agent in the substance other than the above solvent. Is preferably in the range of about 0.5% by weight to 30% by weight.
  • the weight of the strand is converted into the amount of a substance other than the solvent.
  • the treatment liquid B may be adhered in an amount of about% by weight to 15% by weight, preferably about 2% by weight to 6% by weight.
  • Examples of rubber products reinforced with the above cords include rubber belts, rubber tires and rubber hoses.
  • An example of a rubber belt is a transmission belt.
  • Examples of transmission belts include meshing transmission belts and friction transmission belts.
  • An example of a meshing transmission belt is a toothed belt represented by a timing belt for automobiles.
  • Examples of friction transmission belts include flat belts, round belts, V-belts and V-ribbed belts. Rubber tires are typically automobile tires or bicycle tires.
  • the reinforcing glass fiber has an excellent elastic modulus.
  • FIG. 5 shows an example of the structure of the rubber belt including the cord.
  • the rubber belt 1 has the shape of a so-called toothed belt, and includes a matrix rubber 3 and a plurality of cords 2 embedded in the matrix rubber 3.
  • the cords 2 are arranged parallel to each other along the longitudinal direction of the rubber belt 1, in other words, along the direction orthogonal to the width direction of the belt crossed by the protrusions 4 which are "teeth".
  • a tooth cloth 5 is attached to the surface of the rubber belt 1 on which the protrusion 4 is formed for the purpose of suppressing wear.
  • the reinforcing glass fiber can also be processed into a form other than the above cord and used.
  • Other forms include the above-mentioned forms for concrete products.
  • the reinforcing glass fiber may be used for reinforcing a plastic product (resin product).
  • the present invention provides a plastic product comprising the reinforcing glass fiber of the present embodiment.
  • the plastic product has a resin composition (matrix resin) and reinforcing glass fibers embedded in the resin composition.
  • the plastic product comprises a body portion and a covering member covering the surface of the body portion, the covering member comprising reinforcing glass fiber.
  • the covering member may further contain a material such as a resin.
  • Plastic products reinforced with reinforcing glass fiber are sometimes called FRP (Fiber Reinforced Plastic).
  • the matrix resin may contain a thermosetting resin or may contain a thermoplastic resin.
  • the thermosetting resin is not particularly limited, and examples thereof include modified epoxy resins such as epoxy resins and vinyl ester resins, phenol resins, unsaturated polyester resins, polyimide resins, and bismaleimide resins.
  • the thermoplastic resin is not particularly limited, and examples thereof include a polyolefin resin, a polyamide resin, a polycarbonate resin, a polyphenylene sulfide resin, and a polyether ether ketone resin. Resin products containing thermoplastic resins can be easily manufactured by injection molding, stampable molding, or the like.
  • the reinforcing glass fiber may be appropriately processed according to the type of plastic product and the like. Specifically, chopped strands, fiber sheets and the like can be used to reinforce plastic products.
  • the reinforcing glass fiber can also be processed into a form other than chopped strands and fiber sheets and used. Other forms include the above-mentioned forms for concrete products.
  • the plastic product reinforced with the reinforcing glass fiber of the present embodiment includes, for example, sporting goods, vehicles such as automobiles, ships, building materials, aircraft, septic tanks, bathtubs, blades for wind power generation, square timbers, poles, tanks, pipes, and the like. It can be used for sewer pipes (drain pipes), fuel tanks, home appliances, etc.
  • Plastic products used for sports equipment include fishing lines, fishing rods, golf club shafts, skis, canoeing, tennis / badminton rackets and strings.
  • Plastic products used for vehicle applications include vehicle bodies, lamp housings, front and end panels, bumpers, seat housings, drive shafts and the like.
  • plastic products used for marine applications include marine bodies, masts, decks and the like.
  • plastic products used in aircraft include primary structural materials, secondary structural materials, interior materials, seats, and accessories.
  • plastic products used in home appliances include substrates, panels, switchgear, insulators, and the main body of home appliances.
  • reinforcing glass fibers may come into contact with acidic liquids such as acid rain. Therefore, it is particularly preferable that the reinforcing glass fiber has excellent acid resistance.
  • the reinforcing glass fiber also needs to have a sufficient elastic modulus for practical use.
  • the reinforcing glass fiber of the present embodiment can also be used as a high-temperature heat insulating material used for vehicle mufflers, engine parts, blast furnaces, and the like.
  • the reinforcing glass fiber of the present embodiment can also be used as a separator used in a battery such as a lead storage battery.
  • the present invention is described from another aspect thereof.
  • the total content of SiO 2 and Al 2 O 3 is 40 to 70% by mass.
  • the mass ratio calculated by Al 2 O 3 / (SiO 2 + Al 2 O 3 ) is 0.15 to 0.40.
  • the content of Fe 2 O 3 is 16 to 25% by mass.
  • rubber reinforcing fibers having a CaO content of 5 to 30% by mass.
  • the rubber reinforcing fiber described above is a long fiber.
  • the tensile strength of the rubber reinforcing fiber is 4500 N / mm 2 or more.
  • the tensile elastic modulus of the rubber reinforcing fiber is 1.0 ⁇ 105 kN / mm 2 or more.
  • the glass transition point Tg of the rubber reinforcing fiber is 850 ° C. or higher.
  • the present invention is based on another aspect.
  • a rubber reinforcing cord provided with a strand formed by bundling the above rubber reinforcing fibers.
  • the present invention is based on another aspect.
  • a rubber product reinforced with the above rubber reinforcing cord is provided.
  • the glass raw materials were weighed so as to have the compositions shown in Tables 4 and 5, and mixed so as to be in a homogeneous state to prepare a raw material mixing batch.
  • As the glass raw material silicon dioxide, aluminum oxide, calcium carbonate, ferric trioxide and the like were used.
  • the prepared raw material mixing batch was melted at 1500 to 1600 ° C. using an electric furnace, and kept in a melted state for about 4 hours so that the composition became uniform. Then, a part of the obtained molten glass composition (glass melt) was poured onto an iron plate and slowly cooled to room temperature in an electric furnace to obtain a plate-shaped sample glass used for evaluation.
  • the sample glass was cut and each surface was mirror-polished to prepare a plate-shaped sample of 25 ⁇ 25 ⁇ 5 mm, and the density ⁇ of each sample was measured by the Archimedes method.
  • the elastic modulus was measured according to the ultrasonic pulse method of JIS R1602-1995. Specifically, using the sample used for the above-mentioned density measurement, the speed of sound propagated by the ultrasonic pulse was measured for longitudinal waves and transverse waves, and the elastic modulus E was calculated by substituting it into the above-mentioned formula together with the above-mentioned density. ..
  • an ultrasonic thickness meter MODEL 25DL PLUS manufactured by Olympus Co., Ltd. is used, and the time until an ultrasonic pulse having a frequency of 20 kHz propagates in the thickness direction of the sample, is reflected, and returns is set as the propagation distance (propagation distance). Calculated by dividing by twice the thickness of the sample).
  • the sample glass was pulverized, and the mass reduction rate ⁇ W BASE and the mass reduction rate ⁇ W ACID were measured by the above-mentioned method.
  • Comparative Examples 1 and 2 when the content of Fe 2 O 3 is less than 12% by mass, the elastic modulus is low when the value of Al 2 O 3 / (Al 2 O 3 + SiO 2 ) is small, and Al 2 When the value of O 3 / (Al 2 O 3 + SiO 2 ) was large, devitrification occurred. As can be seen from Comparative Examples 3 and 4, when the content of Fe 2 O 3 exceeded 25% by mass, devitrification occurred. It is difficult to produce reinforcing glass fibers from the glass compositions of Comparative Examples 2 to 4 in which devitrification occurs.
  • Comparative Examples 5 and 6 correspond to the glass compositions of C glass and E glass, which are general-purpose chemical resistant glasses, respectively. In these glass compositions, the elastic modulus was low, and acid resistance and alkali resistance were not compatible.
  • the reinforcing glass fiber of this embodiment is suitable for reinforcing various products such as concrete products.

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Abstract

本発明は、種々の製品の補強に適した新たな補強用ガラス繊維を提供する。本発明による補強用ガラス繊維は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3を含む。補強用ガラス繊維において、Ｆｅ2Ｏ3の含有率が１２～２５質量％である。補強用ガラス繊維は、コンクリート製品、ゴム製品、プラスチック製品などの種々の製品の補強に用いられる。

Description

補強用ガラス繊維、チョップドストランド、繊維シート及びロッド
　本発明は、補強用ガラス繊維、チョップドストランド、繊維シート及びロッドに関する。
　応力を受ける製品の補強材として、ガラス繊維が利用されている。ガラス繊維は、利用される用途に応じて、適切な形態に適宜加工される。一例として、ゴム製品の補強には、ガラス繊維が束ねられてなるストランドを備えたゴム補強用コードが使用される。ゴム補強用コードは、ゴムベルト、タイヤ等のゴム製品に埋め込まれてそのゴム製品の伸びや強度低下を抑制し、ゴム製品の寸法安定性の向上や疲労寿命の長期化に寄与する。特許文献１には、ゴム補強用コードに用いられるガラス繊維が開示されている。
国際公開第２００６／０５７４０５号
　種々の製品、例えばコンクリート製品、の補強に適した新たな補強用ガラス繊維が求められている。
　そこで本発明は、種々の製品の補強に適した新たな補強用ガラス繊維を提供することを目的とする。
　本発明者らは、鋭意検討した結果、補強用ガラス繊維に含まれる各成分のうち、Ｆｅ2Ｏ3の含有率を適切に調整することによって、補強用ガラス繊維の特性が改良されることを新たに見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明は、
　ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3を含み、
　Ｆｅ2Ｏ3の含有率が１２～２５質量％である、補強用ガラス繊維を提供する。
　さらに本発明は、
　上記の補強用ガラス繊維を含む、チョップドストランドを提供する。
　さらに本発明は、
　上記の補強用ガラス繊維を含む、繊維シートを提供する。
　さらに本発明は、
　上記の補強用ガラス繊維を含む、ロッドを提供する。
　本発明によれば、種々の製品の補強に適した新たな補強用ガラス繊維を提供できる。
補強用ガラス繊維を作製するための紡糸装置の一例を示す図である。 チョップドストランドを作製するための装置の一例を示す図である。 コンクリート製品の一例を示す斜視図である。 図３Ａに示すコンクリート製品の拡大断面図である。 コンクリート製品の他の例を示す図である。 ゴム補強用コードを含むゴムベルトの構造の一例を示す図である。
　以下、本発明の詳細を説明するが、以下の説明は、本発明を特定の実施形態に制限する趣旨ではない。
［補強用ガラス繊維］
　本実施形態の補強用ガラス繊維は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3を含み、ＣａＯをさらに含んでいてもよい。本実施形態の補強用ガラス繊維において、Ｆｅ2Ｏ3の含有率が１２～２５質量％である。
　本明細書では、ＳｉＯ2をＳ成分と呼び、ＳｉＯ2の含有率を［Ｓ］と表示することがある。Ａｌ2Ｏ3をＡ成分と呼び、Ａｌ2Ｏ3の含有率を［Ａ］と表示することがある。Ｆｅ2Ｏ3をＦ成分と呼び、Ｆｅ2Ｏ3の含有率を［Ｆ］と表示することがある。ＣａＯをＣ成分と呼び、ＣａＯの含有率を［Ｃ］と表示することがある。
　ＳｉＯ2は、ガラスの骨格を形成する必須の主成分である。また、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、さらに化学的耐久性のうち、特に耐酸性を向上させる成分でもある。ＳｉＯ2の含有率が低すぎると、耐酸性が低下することがある。一方、ＳｉＯ2の含有率が高すぎると、弾性率（例えばヤング率）が低下することがある。ＳｉＯ2の含有率は、例えば４０質量％以上であり、４３質量％以上、４５質量％以上、４８質量％以上、５０質量％以上、さらには５３質量％以上であってもよい。ＳｉＯ2の含有率は、例えば６８質量％以下であり、６５質量％以下、６３質量％以下、さらには６０質量％以下であってもよい。ＳｉＯ2の含有率は、５０～６３質量％であることが好ましく、場合によっては４０～５０質量％であってもよい。
　Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの骨格を形成する成分であり、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分でもある。また、化学的耐久性のうち、特に耐水性を向上させる成分でもある。一方で、Ａｌ2Ｏ3は、化学的耐久性のうち、耐酸性を悪化させる成分でもある。Ａｌ2Ｏ3の含有率が低すぎると、耐水性が低下することがある。一方、Ａｌ2Ｏ3の含有率が高すぎると、耐酸性及び耐アルカリ性が低下することがある。Ａｌ2Ｏ3の含有率は、例えば２質量％以上であり、５質量％以上、７質量％以上、さらには１０質量％以上であってもよい。Ａｌ2Ｏ3の含有率は、例えば２０質量％以下であり、１５質量％以下であってもよい。Ａｌ2Ｏ3の含有率は、５～１５質量％であることが好ましい。
　補強用ガラス繊維において、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との含有率の合計は、例えば４０～７０質量％である。［Ｓ］及び［Ａ］の合計が４０質量％未満である場合、又は、［Ｓ］及び［Ａ］の合計が７０質量％超である場合、補強用ガラス繊維の原料の溶融温度が高すぎる、当該原料の溶融物の粘度が高すぎる、又は、当該原料の溶融物の粘度が低すぎるため、原料の溶融紡糸性が低下することがある。ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との含有率の合計は、好ましくは５０質量％以上であり、より好ましくは５５質量％以上である。ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との含有率の合計は、６５質量％以下であってもよい。
　補強用ガラス繊維において、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との含有率の合計に対するＡｌ2Ｏ3の含有率の比（［Ａ］／（［Ａ］＋［Ｓ］））は、例えば０．１０～０．４０であり、好ましくは０．１５～０．４０である。［Ａ］／（［Ａ］＋［Ｓ］）が０．１０未満である場合、又は、［Ａ］／（［Ａ］＋［Ｓ］）が０．４０超である場合、補強用ガラス繊維の原料の溶融紡糸性が低下することがある。［Ａ］／（［Ａ］＋［Ｓ］）は、好ましくは０．３５以下であり、より好ましくは０．３０以下であり、さらに好ましくは０．２５以下であり、特に好ましくは０．２０以下である。
　本実施形態の補強用ガラス繊維において、Ｆｅ2Ｏ3は、重要な役割を果たす。すなわち、Ｆｅ2Ｏ3が適度な範囲で補強用ガラス繊維に含まれると、補強用ガラス繊維の耐酸性や耐アルカリ性が向上する。また、Ｆｅ2Ｏ3は、原料として多量に存在するため、原料の使用コストを低減できる。さらに、Ｆｅ2Ｏ3は、補強用ガラス繊維の弾性率を向上させることもできる。一方、補強用ガラス繊維に過度のＦｅ2Ｏ3が含まれると耐酸性が低下し、失透が発生することもある。補強用ガラス繊維において、Ｆｅ2Ｏ3の含有率は、１２～２５質量％である。Ｆｅ2Ｏ3の含有率が２５質量％を超えると、補強用ガラス繊維の原料の溶融物の粘度が低すぎるため、補強用ガラス繊維の作製が難しいことがある。また、耐酸性も低下することがある。Ｆｅ2Ｏ3の含有率は、好ましくは１５質量％以上であり、１７質量％以上であってもよい。Ｆｅ2Ｏ3の含有率は、好ましくは２３質量％以下であり、より好ましくは２０質量％以下である。Ｆｅ2Ｏ3の含有率は、好ましくは１５～２５質量％であり、より好ましくは１５～２３質量％であり、場合によっては２０～２５質量％であってもよい。
　なお、従来のガラス繊維では、Ｆｅ2Ｏ3の含有率は、１質量％以下に設定されることが多い。本実施形態の補強用ガラス繊維では、Ｆｅ2Ｏ3の含有率を１２～２５質量％に調整することによって、補強用ガラス繊維の作製時におけるバッチコストを低減させつつ、耐酸性や耐アルカリ性を向上させ、かつ、高い弾性率を得ることが出来る。また、Ｆｅ2Ｏ3の含有率が高い場合、補強用ガラス繊維が着色することがある。本実施形態の補強用ガラス繊維は、着色が問題にならない用途、特にコンクリート製品やゴム製品を補強する用途、に適している。
　ＣａＯは、耐アルカリ性、特に耐セメント性を向上させる成分である。ＣａＯは、補強用ガラス繊維の弾性率を向上させる傾向もある。補強用ガラス繊維において、ＣａＯの含有率は、例えば５～３０質量％である。ＣａＯの含有率が５質量％未満である場合、補強用ガラス繊維の原料の溶融開始温度が高いため、省エネルギーの観点から好ましくなく、耐アルカリ性が劣る傾向もある。ＣａＯの含有率が３０質量％超である場合、補強用ガラス繊維の原料の溶融物の粘度が低すぎるため、補強用ガラス繊維の作製が難しいことがある。ＣａＯの含有率は、好ましくは１０質量％以上であり、１３質量％以上、１５質量％以上、１７質量％以上、２０質量％以上であってもよい。ＣａＯの含有率は、２５質量％以下であってもよい。ＣａＯの含有率は、１８～３０質量％であってもよく、場合によっては、１５～２５質量％であってもよく、２０～３０質量％であってもよい。
　補強用ガラス繊維の弾性率や耐アルカリ性を向上させる観点から、補強用ガラス繊維において、ＣａＯの含有率が１８～３０質量％であり、かつＦｅ2Ｏ3の含有率が１５～２５質量％であることが好ましい。同様の観点から、補強用ガラス繊維において、ＣａＯの含有率が１５～２５質量％であり、かつＦｅ2Ｏ3の含有率が１５～２３質量％であってもよい。補強用ガラス繊維において、ＣａＯとＦｅ2Ｏ3との含有率の合計は、例えば３０質量％以上であり、３１質量％以上、３３質量％以上、さらには３５質量％以上であってもよい。ＣａＯとＦｅ2Ｏ3との含有率の合計は、例えば６０質量％以下であり、５０質量％以下であってもよい。
　本実施形態の補強用ガラス繊維では、Ｆｅ2Ｏ3の含有率が適切に調整されており、必要に応じて、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との含有率の合計、Ａｌ2Ｏ3／（ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）により算出される質量比、ＣａＯの含有率なども適切に調整されている。これにより、補強用ガラス繊維は、従来の補強用ガラス繊維に比べて、弾性率などの機械的特性や、耐アルカリ性、耐酸性などの化学的耐久性に優れている傾向がある。
　本実施形態の補強用ガラス繊維は、上記の成分以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。例えば、補強用ガラス繊維は、原料の不純物、製造装置等に由来する微量成分を含んでいてもよい。微量成分としては、例えば、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＣｒＯ2などが挙げられる。補強用ガラス繊維において、微量成分の含有率は、例えば、１０質量％未満であり、５質量％未満であってもよい。
　補強用ガラス繊維の作製方法は、特に限定されず、例えば、原料から溶融物を形成するステップと、溶融物から補強用ガラス繊維を紡糸するステップとを含む。補強用ガラス繊維の原料は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3及びＣａＯの各々単独の化合物の混合物であってもよく、コストの観点から、ＳｉＯ2を多く含むシリカ源、Ａｌ2Ｏ3を多く含むアルミナ源、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3の両方を多く含むシリカアルミナ源、Ｆｅ2Ｏ3を多く含む酸化鉄源、及びＣａＯを多く含む酸化カルシウム源からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む混合物であってもよい。この混合物では、上記のシリカ源などの原料とともに、純度が高い原料が混合されることによって、その組成が調整されていてもよい。
　シリカ源としては、特に限定されず、例えば、非晶質シリカ、珪砂、フュームドシリカ、火山灰などが挙げられる。

　アルミナ源としては、特に限定されず、アルミナのほか、ムライトなどの他の鉱石が挙げられる。
　シリカアルミナ源としては、特に限定されず、例えば、カオリナイト、モンモリロナイト、長石、ゼオライトなどが挙げられる。
　酸化鉄源としては、特に限定されず、例えば、酸化鉄、水酸化鉄、鉄鉱石などが挙げられる。
　酸化カルシウム源としては、特に限定されず、炭酸カルシウムのほか、方解石、ドロマイトなどの他の鉱石が挙げられる。
　上記で例示した以外に、火力発電廃棄物や金属精錬廃棄物を、シリカ源、アルミナ源、シリカアルミナ源、酸化鉄源、及び酸化カルシウム源のうちの１つとして利用することもできる。
　火力発電廃棄物としては、フライアッシュ、クリンカアッシュなどが挙げられる。フライアッシュやクリンカアッシュは、ＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3を豊富に含むため、シリカアルミナ源として好適である。ただし、フライアッシュ及びクリンカアッシュは、Ｆｅ2Ｏ3の含有率が低い傾向があるため、これのみを用いて本実施形態の補強用ガラス繊維を作製することは難しい。フライアッシュやクリンカアッシュを用いる場合は、適量の酸化鉄源と配合することにより、低コストで本実施形態の補強用ガラス繊維を作製することができる。なお、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ:Integrated coal Gasification Combined Cycle）の廃棄物として産生される石炭ガス化スラグ（ＣＧＳ：Coal Gasification Slag）は、フライアッシュとほとんど同じ化学組成を有する。そのため、石炭ガス化スラグもシリカアルミナ源として用いることができる。石炭ガス化スラグは、顆粒状であるため、ハンドリング性に優れるという利点がある。
　金属精錬廃棄物としては、鉄鋼スラグ、銅スラグなどが挙げられる。鉄鋼スラグは、ＣａＯの含有率が高いため、酸化カルシウム源として利用できる。鉄鋼スラグとしては、高炉スラグ、転炉スラグ、還元スラグなどが挙げられる。銅スラグは、Ｆｅ2Ｏ3の含有率が高いため、酸化鉄源として利用できる。
　以上のとおり、シリカアルミナ源としてフライアッシュ、クリンカアッシュ、又は石炭ガス化スラグを用いることができる。酸化鉄源として銅スラグを用いることができる。酸化カルシウム源として鉄鋼スラグを用いることができる。すなわち、シリカアルミナ源、酸化鉄源及び酸化カルシウム源として産業廃棄物を利用できる。

　上記で例示した以外に、玄武岩、安山岩に代表される火山岩もシリカアルミナ源として利用できる。
　以下の表１～３は、上述したシリカアルミナ源、酸化鉄源及び酸化カルシウム源の組成の具体例を示している。表１及び２のＦＡ（１）～ＦＡ（９）及びＦＡ（１２）は、日本国内の火力発電所より排出されたフライアッシュの組成の例である。表２のＦＡ（１０）は、日本国内の銅精錬所で産生した銅スラグの組成の例である。ＦＡ（１１）は、日本国内の石炭ガス化複合発電所より排出された石炭ガス化スラグの組成の例である。ＦＡ（１３）は、日本国内の製鉄所で産生した高炉スラグの組成の例である。ＦＡ（１４）は、日本国内の製鉄所で産生した還元スラグの組成の例である。表３のＢＡ（１）及びＢＡ（２）は、秋田県及び福井県で採取した、特異的に酸化鉄の含有率が高い玄武岩系岩石（火山岩）の組成の例である。なお、表１～３の組成は、蛍光Ｘ線分析法によって測定された値である。
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　本実施形態の作製方法では、原料を溶融して溶融物を形成した後に、溶融物を固化させることなく、紡糸に供することとしてもよい。この方法はダイレクトメルト法と呼ばれている。また、本実施形態の作製方法では、上述の原料から溶融物を形成するステップが、溶融した原料を固化させて固化体を得るステップと、その固化体を溶融して溶融物を形成するステップと、を具備する方法としてもよい。中間原料となる固化体がマーブルと呼ばれることから、この方法はマーブルメルト法として知られている。
　原料や固化体の溶融は、例えば、溶融炉で行われる。本実施形態の作製方法において、溶融物から補強用ガラス繊維を紡糸するステップでは、溶融炉の底部に取り付けたブッシングを用いて補強用ガラス繊維が連続して作製されてもよい。
　図１は、補強用ガラス繊維を作製するための紡糸装置の一例を示している。図１に示すように、溶融炉内で溶融された溶融物を、底部に多数（例えば２４００本）のノズルを有するブッシング１０から引き出して、多数の補強用ガラス繊維１１を形成する。補強用ガラス繊維１１には、冷却水が吹きかけられた後、バインダアプリケータ１２の塗布ローラ１３によりバインダ（集束剤）１４が塗布されてもよい。バインダ１４が塗布された多数の補強用ガラス繊維１１は、補強パッド１５により、各々が例えば８００本程度の補強用ガラス繊維１１からなるストランド１６として集束されてもよい。各ストランド１６は、トラバースフィンガ１７で綾振りされつつコレット１８に嵌められた円筒チューブ１９に巻き取られてもよい。ストランド１６が巻き取られた円筒チューブ１９をコレット１８から外すと、ケーキ（ストランド巻体）２０が得られる。なお、ストランドの詳細については後述する。
　補強用ガラス繊維は、例えば、長繊維である。場合によっては、補強用ガラス繊維は、短繊維であってもよい。
　補強用ガラス繊維の直径は、１５μｍ以下、さらに１０μｍ以下であり得る。補強用ガラス繊維を多数束ねたストランドを備えた補強用コードにおいて、直径がより細い補強用ガラス繊維の使用は、ストランドを相対的にしなやかに曲がりやすくする。このため、直径がより細い補強用ガラス繊維は、コードの屈曲強度を向上させることができる。また、同じ強度で比較するとコードの断面積を減らすことができる。補強用ガラス繊維の直径の下限は、特に制限されないが、例えば２μｍであり、３μｍであってもよい。ただし、補強用ガラス繊維は、直径が１５μｍを超える程度、さらには２０μｍ以上に至る程度に太くてもよい。
　補強用ガラス繊維の直径のばらつきは、±３μｍ以下、さらに±２μｍ以下であり得る。ばらつきが大きく直径が揃っていない補強用ガラス繊維は、外形が波打って応力が生じやすくなり、屈曲強度が低下する。したがって、補強用ガラス繊維の直径のばらつきは小さいほうがよい。ここで、補強用ガラス繊維の直径のばらつきは、補強用ガラス繊維の直径を任意の５０箇所で測定し、その単純平均と最大値との差分（＋により表示）及び単純平均と最小値との差分（－による表示）により定める。なお、補強用ガラス繊維の直径は上記単純平均により定めることができる。
　補強用ガラス繊維の断面は、例えば略円形であり、その真円度は０．７以上であり得る。ここで、真円度は、補強用ガラス繊維の断面積Ｓ、断面の周の長さをＬとしたときに、（４πＳ／Ｌ2）で定義される値である。この値が１の断面は真円である。真円度は、具体的には、走査型電子顕微鏡を用いて測定することができる。この際には、画像処理ソフト、例えばWayne RasbandによるImage Jを使用すると便利である。
　補強用ガラス繊維の密度は、特に限定されず、例えば２．４～２．８ｇ／ｃｍ3である。
　本実施形態の補強用ガラス繊維は、非晶性が高いため、結晶相と非晶質相との界面の剥離に起因する強度低下がほとんど生じず、高い強度を有する。補強用ガラス繊維において、非晶性の尺度である非晶化度は、その組成にもよるが、通常９０％以上であり、９５％以上であってもよい。非晶化度は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）スペクトルにより、下記式（１）により算出できる。

　非晶化度（％）＝［Ｉａ／（Ｉｃ＋Ｉａ）］×１００　　　（１）

（式（１）において、Ｉｃは、補強用ガラス繊維についてＸ線回折分析を行ったときの結晶質ピークの散乱強度の積分値の和であり、Ｉａは、非晶質ハローの散乱強度の積分値の和である。）
　補強用ガラス繊維は、例えば、実質的に非晶質相のみからなる。補強用ガラス繊維が実質的に非晶質相のみからなるとは、Ｘ線回折スペクトルにおいて、非晶質ハローのみが観測され、結晶相のピークが観測されないことを意味する。
　本実施形態の補強用ガラス繊維は、例えば、優れた機械的特性を有する。一例として、補強用ガラス繊維の弾性率（ヤング率）Ｅは、例えば８０ＭＰａ以上であり、好ましくは８５ＭＰａ以上であり、より好ましくは９０ＭＰａ以上である。弾性率が８５ＭＰａ以上、特に９０ＭＰａ以上、である補強用ガラス繊維は、ゴム製品やプラスチック製品の補強に特に適している。補強用ガラス繊維の弾性率Ｅの上限値は、特に限定されず、例えば１００ＭＰａであってもよい。補強用ガラス繊維の弾性率Ｅ（ＭＰａ）は、通常の超音波法により、試料中を伝播する弾性波の縦波速度ｖl（ｍ／ｓ）と横波速度ｖt（ｍ／ｓ）とを測定し、別途アルキメデス法により測定した試料の密度ρ（ｋｇ／ｍ3）に基づいて、下記式により算出することができる。なお、超音波法やアルキメデス法に用いる試料の具体例としては、補強用ガラス繊維と同じ組成を有する板状の試料ガラスが挙げられる。
　Ｅ＝１０-6・ρ・ｖt 2・（ｖl 2－４／３・ｖt 2）／（ｖl 2－ｖt 2）
　補強用ガラス繊維の引張強度は、例えば２５００Ｎ／ｍｍ2以上であり、好ましくは３０００Ｎ／ｍｍ2以上であり、より好ましくは３５００Ｎ／ｍｍ2以上であり、さらに好ましくは４０００Ｎ／ｍｍ2以上であり、特に好ましくは４５００Ｎ／ｍｍ2以上であり、とりわけ好ましくは高強度/高弾性ガラス（例えば、ＡＧＹ社のＳ２ガラス）の引張強度を超える４９００Ｎ／ｍｍ2以上である。補強用ガラス繊維の引張強度の上限値は、特に限定されず、例えば１００００Ｎ／ｍｍ2であり、５０００Ｎ／ｍｍ2であってもよい。補強用ガラス繊維の引張強度は、ＪＩＳ　Ｒ１６５７：２００３の規定に準拠した方法で測定できる。
　補強用ガラス繊維の引張弾性率は、例えば０．８×１０5ｋＮ／ｍｍ2以上であり、好ましくは高強度／高弾性ガラス（例えば、日本板硝子株式会社のＭＡＧＮＡＶＩ（登録商標））の引張弾性率を超える１．０×１０5ｋＮ／ｍｍ2以上である。補強用ガラス繊維の引張弾性率は、ＪＩＳ　Ｒ１６５７：２００３に定められたＡ法に準拠した方法で測定できる。
　本実施形態の補強用ガラス繊維は、優れた熱安定性を有する傾向もある。補強用ガラス繊維のガラス転移点Ｔｇは、例えば７００℃以上であり、好ましくは高強度/高弾性ガラス（例えば、ＡＧＹ社のＳ２ガラス、日東紡績株式会社のＴガラス及び日本板硝子株式会社のＵガラス）のガラス転移点を超える８５０℃以上であり、より好ましくは９００℃以上であり、さらに好ましくは１０００℃以上である。補強用ガラス繊維のガラス転移点Ｔｇの上限値は、特に限定されず、例えば１５００℃である。ガラス転移点Ｔｇは、市販の示差熱膨張計を用いて測定できる。
　本実施形態の補強用ガラス繊維は、優れた化学的耐久性（耐アルカリ性や耐酸性）を有する傾向もある。耐アルカリ性は、例えば、後述する方法によって測定された質量減少率ΔＷBASEから判断することができる。補強用ガラス繊維の質量減少率ΔＷBASEは、例えば０．３０質量％以下であり、好ましくは０．２５質量％以下であり、さらに好ましくは０．２０質量％以下である。質量減少率ΔＷBASEが低く、耐アルカリ性に優れる補強用ガラス繊維は、コンクリート製品やプラスチック製品の補強に適している。特に、補強用ガラス繊維がコンクリート製品の補強に用いられる場合、補強用ガラス繊維には、高い耐アルカリ性が求められる傾向がある。
　質量減少率ΔＷBASEは、日本光学硝子工業会規格の「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法（粉末法）」（ＪＯＧＩＳ　０６）に準拠した以下の方法により測定できる。まず、補強用ガラス繊維（又は補強用ガラス繊維と同じ組成を有する板状の試料ガラス）を粉砕する。粉砕した試料について、試験用ふるい６００μｍを通過し、かつ試験用ふるい４２５μｍにとどまる大きさの試料を分別し、測定試料とする。なお、試験用ふるいは、ＪＩＳ　Ｚ８８０１に規定されるものである。次に、測定試料を秤量し、温度９９℃、濃度１０質量％の水酸化ナトリウム水溶液に１時間浸漬させる。水酸化ナトリウム水溶液は、測定試料に対して十分な量、例えば５ｇの測定試料に対して８０ｍＬ、を用いる。浸漬後、傾斜法（デカンテーション）により上澄みを除去し、残留試料を乾固し、その質量を測定する。水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させる前の測定試料の質量に対する、測定試料の質量と残留試料の質量との差の比率を算出し、得られた算出値を質量減少率ΔＷBASEとみなすことができる。
　耐酸性は、例えば、質量減少率ΔＷACIDから判断することができる。補強用ガラス繊維の質量減少率ΔＷACIDは、例えば１．５０質量％以下であり、好ましくは１．００質量％以下であり、より好ましくは０．５０質量％以下であり、さらに好ましくは０．２０質量％以下である。質量減少率ΔＷACIDが低く、耐酸性に優れる補強用ガラス繊維は、プラスチック製品の補強に適している。質量減少率ΔＷACIDは、水酸化ナトリウム水溶液に代えて、温度９９℃、濃度２１．２質量％の硫酸水溶液を用いることを除き、質量減少率ΔＷBASEと同じ方法によって測定することができる。
　本実施形態の補強用ガラス繊維は、種々の製品の補強に用いることができる。一例として、補強用ガラス繊維は、コンクリート製品の補強に用いられてもよく、ゴム製品の補強に用いられてもよく、プラスチック製品の補強に用いられてもよい。
（コンクリート製品の補強）
　上述のとおり、補強用ガラス繊維は、コンクリート製品の補強に用いられてもよい。本発明は、その別の側面から、本実施形態の補強用ガラス繊維を備えるコンクリート製品を提供する。好ましい一形態では、コンクリート製品は、セメント組成物と、セメント組成物に埋め込まれた補強用ガラス繊維とを有する。別の好ましい一形態では、コンクリート製品は、本体部と、当該本体部の表面を被覆する被覆部材とを備え、当該被覆部材が補強用ガラス繊維を含んでいる。被覆部材は、例えば、樹脂やセメントなどの材料をさらに含んでいてもよい。
　補強用ガラス繊維は、コンクリート製品の種類などに応じて適宜加工されていてもよい。詳細には、コンクリート製品の補強には、チョップドストランド、繊維シート、ロッドなどを用いることができる。本発明は、その別の側面から、本実施形態の補強用ガラス繊維を含むチョップドストランド、本実施形態の補強用ガラス繊維を含む繊維シート、本実施形態の補強用ガラス繊維を含むロッドなどを提供する。
［チョップドストランド］
　補強用ガラス繊維を含むチョップドストランドは、例えば、補強用ガラス繊維が束ねられてなるストランドを切断することによって作製できる。ストランドに含まれる補強用ガラス繊維の数は、特に限定されず、例えば１００～１０，０００本、典型的には４００～４，０００本である。ストランドは、補強用ガラス繊維を紡糸する際に、ストランドの形成に一般的に用いられる集束剤、例えば、エラストマー系集束剤により、紡糸した所定数の補強用ガラス繊維を束ねることにより形成できる。形成したストランドは、コレットなどに巻き取り、乾燥などの所定の処理を行ってもよい。ストランドは、図１を参照して説明した方法によって作製することができる。
　図２は、チョップドストランドを作製するための装置の一例を示す図である。図２に示すように、例えば、図１の紡糸装置で作製したケーキ２０をクリル２１に収容し、ケーキ２０からストランド１６を引き出して、集束ガイド２２によりストランド束（ロービング）２３として束ねる。このストランド束２３に、噴霧装置２４より水又は処理液を噴霧する。さらに、ストランド束２３を切断装置２５の回転刃２６で切断することによって、チョップドストランド２７が得られる。なお、チョップドストランドは、図１において、ストランド１６をケーキ２０のように巻き取ることなく、直接、切断装置２５の回転刃（チョッパー）２６にて切断することにより作製されてもよい（ダイレクトチョッパー）。また、チョップドストランドは、１本のストランド１６を切断することによって作製されてもよい。本明細書では、ストランド束から形成されたチョップドストランドを「集束チョップドストランド」と呼ぶことがある。１本のストランドから形成されたチョップドストランドを「非集束チョップドストランド」と呼ぶことがある。
　チョップドストランドは、例えば、セメント組成物と混合して使用することができる。一例として、非集束チョップドストランドとセメント組成物の混合物は、コンクリート製品の本体部の表面に吹き付けられることによって、本体部の表面を被覆する被覆部材を形成することができる。この被覆部材によれば、本体部の表面からコンクリート材料が剥がれ落ちることを抑制できる。一方、集束チョップドストランドとセメント組成物の混合物は、コンクリート製品全体の補強に適している。この混合物における集束チョップドストランドは、土塀やモルタルに利用される藁と同様の役割を担う。
　チョップドストランドは、比表面積が大きく、セメントと接触する面積が大きい。そのため、コンクリート製品の補強に用いられるチョップドストランドにおいて、補強用ガラス繊維は、優れた耐アルカリ性を有していることが特に好ましい。この補強用ガラス繊維は、実用上十分な弾性率を有している必要もある。
［繊維シート］
　補強用ガラス繊維を含む繊維シートは、織布であってもよく、不織布であってもよい。織布としては、例えば、経糸及び／又は緯糸としてロービングやヤーンを用いたクロスが挙げられる。不織布としては、例えば、チョップドストランドから形成されたチョップドストランドマットが挙げられる。不織布は、短繊維から形成されていてもよい。
　繊維シートは、例えば、セメントモルタルや、エポキシ樹脂などの樹脂を含浸させて使用できる。繊維シートは、その表面が樹脂で構成された層（樹脂層）によって被覆された状態で使用してもよい。本明細書では、セメントモルタルや樹脂を含浸させた繊維シートや、その表面が樹脂層によって被覆された繊維シートを保護シートと呼ぶことがある。保護シートの製造には、ハンドレイアップ成形法、ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）成形法、ＢＭＣ（Bulk Molding Compound）成形法などの公知の方法を利用することができる。
＜コンクリート製品＞
　図３Ａ及び３Ｂは、上記の保護シートを含むコンクリート製品の一例を示している。詳細には、図３Ａ及び３Ｂは、コンクリート製品として、シールド工法によるトンネルの覆工に用いられるセグメント３１を示している。セグメント３１は、円弧板形状を有し、シールドマシンによって掘削された掘削穴内にて、互いに接合されることにより円筒状の覆工体を形成することができる。詳細には、複数のセグメント３１が、周方向に互いに接合することによってリングを形成できる。複数のセグメント３１が、当該リングの軸方向に互いに接合することによって覆工体を形成できる。
　セグメント３１の周方向への接合端面３１Ａには、継手板３３が設けられている。複数のセグメント３１について、継手板３３を互いに締結させ、固定することによって、複数のセグメント３１を周方向に接合することができる。上記のリングの軸方向におけるセグメント３１の一方の接合端面３１Ｂには、接合端面３１Ｂから突出した接合棒（図示せず）が設けられている。他方の接合端面３１Ｂには、上記の接合棒を係合する接合具３２が設けられている。接合具３２には、接合棒が挿入される挿入穴Ｈが形成されている。
　図３Ｂは、接合端面３１Ｂ付近におけるセグメント３１の拡大断面図である。図３Ｂに示すとおり、セグメント３１は、接合端面３１Ｂに配置された保護シート４１をさらに備えている。言い換えると、セグメント３１において、保護シート４１の表面が接合端面３１Ｂを構成している。保護シート４１は、セグメント３１の本体部の表面を被覆する被覆部材として機能する。複数のセグメント３１を互いに接合する場合には、これらの接合端面３１Ｂ、すなわち保護シート４１、が互いに接触する。
　図３Ａ及び３Ｂに示すとおり、セグメント３１は、複数のセグメント３１を互いに接合する場合に、これらのセグメント３１をシールするシール部材４４をさらに備えていてもよい。
　シールド工法において、シールドマシンは、その先端部のカッターによって地盤を掘削しながら、ジャッキのスプレッダをセグメント３１で構成された覆工体に接触させた状態で、ジャッキのロッドを伸張させる。これにより、シールドマシンは、ジャッキを通じて覆工体から反力を得ることができ、この反力により推進することができる。シールドマシンは、複数のジャッキを備えているため、覆工体には、複数のスプレッダが接触している。そのため、複数のスプレッダからの覆工体への押圧力が覆工体の外側に向かって作用した場合、覆工体において隣接する２つのセグメント３１の間に応力が生じることがある。保護シート４１は、この応力を緩衝させることによって、接合端面３１Ｂ付近でクラックが生じることを抑制することができる。
［ロッド］
　補強用ガラス繊維を含むロッドは、例えば、補強用ガラス繊維が束ねられてなる。一例として、ロッドは、補強用ガラス繊維を組紐状に編むことによって作製される。ロッドにおいて、束ねられた補強用ガラス繊維は、セメントや、エポキシ樹脂などの樹脂によって固められていてもよい。ロッドは、例えば、鉄筋の代替として利用することができる。
＜コンクリート製品＞
　図４は、上記のロッドを含むコンクリート製品の一例を示している。詳細には、図４は、コンクリート製品として、電柱５０を示している。電柱５０は、その一部が地中６０に埋め込まれており、上方に向かって延びている。電柱５０は、その内部に充填されたモルタルなどを含むセメント組成物５２と、セメント組成物５２内に埋め込まれた複数のロッド５５とを備えている。ロッド５５は、電柱５０の底部から、電柱５０が延びる方向に沿って、互いに平行に配置されている。電柱５０の補強に用いられるロッド５５において、補強用ガラス繊維は、優れた弾性率を有していることが特に好ましい。この補強用ガラス繊維は、実用上十分な耐アルカリ性を有している必要もある。
　図４に示した電柱５０は、例えば、内部が空洞に形成された電柱に対して、開口などを通じてロッド５５を電柱の内部に挿入し、さらに、セメント組成物５２を電柱の内部に充填することによって作製できる。この作製方法の詳細は、例えば、特開２００６－２５４３号公報に記載されている。なお、特開２００６－２５４３号公報では、アラミド繊維で形成されたアラミドロッドが用いられている。本実施形態の補強用ガラス繊維を含むロッド５５は、アラミドロッドに比べて、耐アルカリ性に優れている傾向がある。
［その他］
　補強用ガラス繊維で補強されるコンクリート製品の例は、上述したものに限定されない。補強用ガラス繊維は、種々のコンクリート製品の骨材、補強材などに用いることができる。補強用ガラス繊維は、良好な機械的特性及び熱安定性を有する傾向もあるため、耐熱性が求められるコンクリート製品（例えば、発電所、溶融炉、コークス炉などに使用されるコンクリート製品）、あるいは耐火性が求められる建材（例えば、建築物の耐火構造、耐火被覆材など）に用いることもできる。
　さらに、補強用ガラス繊維は、上記のチョップドストランド、繊維シート、ロッド以外の他の形態、例えばストランド、ロービング、ヤーン、コードなど、に加工して用いることもできる。なお、ヤーンは、１又は２以上のストランドを撚ることによって得られる。
（ゴム製品の補強）
　上述のとおり、補強用ガラス繊維は、ゴム製品の補強に用いられてもよい。本発明は、その別の側面から、本実施形態の補強用ガラス繊維を備えるゴム製品を提供する。一例として、ゴム製品は、ゴム組成物（マトリクスゴム）と、ゴム組成物に埋め込まれた補強用ガラス繊維とを有する。
　補強用ガラス繊維は、ゴム製品の種類などに応じて適宜加工されていてもよい。詳細には、ゴム製品の補強には、コードなどを用いることができる。本発明は、その別の側面から、本実施形態の補強用ガラス繊維を含むコードを提供する。
［コード］
　コード（ゴム補強用コード）は、上記の補強用ガラス繊維（ゴム補強用繊維）が束ねられてなるストランドを備えている。ストランドに含まれる補強用ガラス繊維の数は、特に限定されず、例えば１００～２０００本、典型的には２００～６００本である。ストランドは、補強用ガラス繊維を紡糸する際に、ストランドの形成に一般的に用いられる集束剤、例えば、エラストマー系集束剤により、紡糸した所定数の補強用ガラス繊維を束ねることにより形成できる。形成したストランドは、コレットなどに巻き取り、乾燥などの所定の処理を行ってもよい。
　コードでは、複数のストランドが束ねられて、ストランド集合体が形成されることが好ましい。ただし、コードを形成するストランドは１本であってもよい。ストランド又はストランド集合体は、２００本～３６０００本の補強用ガラス繊維を含むことが好ましく、２００本～７８００本の補強用ガラス繊維を含むことがより好ましい。また、ストランド又はストランド集合体の線径は、１０テックス（tex）～８３５０テックスであることが好ましく、６８テックス～１４３０テックスであることがより好ましい。
　コードでは、ストランドが、レゾルシン－ホルムアルデヒド縮合物および加硫剤から選ばれる少なくとも１種と、ラテックスとを含む処理液Ａから形成された第１の被覆層により被覆されていてもよい。ストランドを第１の被覆層で被覆することにより、コードと、コードを埋め込むマトリクスゴムとの接着性を向上できる。第１の被覆層は、１本のストランドを被覆していてもよいし、２以上のストランドが束ねられたストランド集合体を被覆していてもよい。
　ラテックスの種類は、特に限定されないが、例えば、ビニルピリジン－スチレン－ブタジエンターポリマー（ＶＰ）ラテックス、クロロスルホン化ポリスチレン（ＣＳＭ）ラテックス、アクリロニトリル－ブタジエンコポリマー（ＮＢＲ）ラテックス及びニトリル基含有高飽和重合体ラテックスから選ばれる少なくとも１種であってもよい。これらの材料を用いることにより、補強用コードの耐熱性や耐水性を向上できる。なお、ニトリル基含有高飽和重合体としては、ＮＢＲを水素化した材料（Ｈ－ＮＢＲ）などのアクリロニトリルを構成単位として含むコポリマーやターポリマーを水素化した材料、又は、ブタジエン－エチレン－アクリロニトリルターポリマーなどのアクリロニトリルと飽和炭化水素とを構成単位として含む材料などが挙げられる。
　レゾルシン－ホルムアルデヒド縮合物（ＲＦ）は、特に限定されず、ノボラックタイプ、レゾールタイプ、又は、これらの混合タイプなどを用いてもよい。ＲＦにおけるレゾルシノール（Ｒ）とホルムアルデヒド（Ｆ）とのモル比は、Ｒ：Ｆ＝１：１～３が好ましい。ＲＦは、一般に固形分を含む液体として市販されているが、固形分の含有率が５重量％～１０重量％程度の範囲のものを好適に使用できる。
　加硫剤は、特に限定されず、例えば、マレイミド化合物及び有機ジイソシアネート化合物から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。処理液Ａが加硫剤を含む場合、処理液Ａにおける加硫剤の含有量は、ラテックスの固形分１００重量部に対して、５～１００重量部の範囲であってもよく、好ましくは２０～７５重量部の範囲である。この場合、コードの屈曲性と、マトリクスゴムに対する接着性とのバランスをより良好にできる。
　有機ジイソシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス（４－シクロヘキシルイソシアネート）、トルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、メチレンビス（フェニルイソシアネート）などを用いてもよい。
　処理液Ａは、これら有機ジイソシアネート化合物を１又は２以上の種類含んでいてもよく、トルエンジイソシアネートやメチレンビス（フェニルイソシアネート）のように、置換基に関する異性体が存在する物質については、当該異性体同士の混合物であってもよい。また、有機ジイソシアネート化合物は、そのイソシアネート基をフェノール類又はラクタム類により保護した状態で用いてもよい。
　マレイミド化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビスマレイミド、フェニルマレイミド、ジフェニルメタン－４，４’－ビスマレイミドなどを用いればよい。
　処理液Ａにおける固形分の含有率は、１０重量％～４０重量％の範囲が好ましく、２５重量％～３５重量％の範囲がより好ましい。当該含有率が過小になると、第１の被覆層の形成が不十分となり、過大になると、処理液Ａのストランドへの塗布量の制御が難しく、第１の被覆層の厚さが不均一になりやすい。
　処理液Ａは、必要に応じ、ｐＨを調整するための塩基類、例えばアンモニアなどを含んでいてもよく、その他、安定剤、老化防止剤などを含んでいてもよい。処理液Ａは、カーボンブラックなどの充填剤を含んでいてもよく、この場合、マトリクスゴムへの接着性により優れるコードとすることができる。
　ストランドへの第１の被覆の形成には、コードの作製に一般的に用いられる方法を応用すればよい。例えば、ストランド（集合体を含む）を、処理液Ａが収容された被覆浴に連続的に浸漬させ、被覆浴からストランドを引き上げた後に過剰な処理液を除去し、必要により乾燥すればよい。第１の被覆が形成されたストランドは、そのままコードとしてもよいし、必要に応じて、後述する撚り、第２の被覆層形成などの各処理を加えてもよい。
　第１の被覆層は、ストランドの重量に対して、１０重量％～３０重量％程度に相当する量形成されていればよい。
　コードは、第１の被覆層により被覆されたストランドを下撚りして形成した糸を、２以上束ねて、さらに上撚りした構造を有していてもよい。この場合、強度がより向上し、耐屈曲疲労特性により優れるコードとすることができる。下撚りの回数は、長さ方向に２．５４ｃｍ（１インチ）あたり０．５回～４回程度、好ましくは１．２回～３回程度であってもよい。下撚りにより形成した糸は、２本～２０本程度、好ましくは６本～１５本程度束ねた後に、長さ方向に２．５４ｃｍあたり０．５回～４回、好ましくは１回～２．８回程度上撚りされていてもよい。
　コードは、ゴムを含む第２の被覆層により被覆されていてもよい。この場合、マトリクスゴムとの接着性がより向上したコードとすることができる。
　ゴムの種類は、特に限定されず、マトリクスゴムの種類などに応じて適宜選択すればよく、例えば、マトリクスゴムがニトリル基含有高飽和重合体である場合、接着性により優れることから、第２の被覆層が上記ゴムとしてＣＳＭを含むことが好ましい。また、例えば、マトリクスゴムがニトリル基含有高飽和重合体にポリメタクリル酸亜鉛（ＺＤＭＡ）を分散させた混合ゴムである場合、接着性により優れることから、第２の被覆層が上記ゴムとして、ニトリル基含有高飽和共重合体、又は、マトリクスゴムと同じ組成の混合ゴムを含むことが好ましい。
　第２の被覆層は、例えば、ストランド（集合体を含む）、第１の被覆層により被覆されたストランド（集合体を含む）、又はストランドにさらに撚りが加えられた糸を、ゴム又はゴム前駆体が溶解した処理液Ｂに含浸させた後に、乾燥することによって形成してもよい。ＣＳＭやニトリル基含有高飽和重合体は、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、トリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類に溶解するため、処理液Ｂはこれらの有機物質を溶媒として含んでいてもよい。
　処理液Ｂは、加硫剤を含んでいてもよく、加硫剤としては、例えば、上述したマレイミド化合物、有機ジイソシアネート化合物の他に、硫黄；ジクミルペルオキシド、１，３－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ－ｍ－イソプロピル）ベンゼンなどの有機過酸化物；ｐ－ジニトロナフタレン、ｐ－ジニトロソベンゼンなどの芳香族ニトロソ化合物などを用いてもよい。処理液Ｂは、必要に応じて、無機充填剤、老化防止剤、加硫助剤、可塑剤などを含んでいてもよい。
　処理液Ｂにおける溶媒以外の物質（ゴム、加硫剤など）の含有率は、当該物質の種類により適宜設定すればよいが、３重量％～２５重量％程度の範囲、好ましくは５重量％～１５重量％程度の範囲であれば、第２の被覆層を容易に形成できる。上記溶媒以外の物質におけるゴム又はゴム前駆体の含有率は、２０重量％～６０重量％程度が好ましく、処理液Ｂが加硫剤を含む場合、上記溶媒以外の物質における加硫剤の含有率は０．５重量％～３０重量％程度の範囲が好ましい。
　第２の被覆層を形成する際には、例えば、ストランド（集合体を含む）又は撚りが加えられた糸の表面に、ストランドの重量に対して、溶媒以外の物質の量に換算して１重量％～１５重量％程度、好ましくは２重量％～６重量％程度、処理液Ｂを付着させればよい。
＜ゴム製品＞
　上記のコードで補強されたゴム製品の例には、ゴムベルト、ゴムタイヤ、ゴムホースが含まれる。ゴムベルトの一例は伝動ベルトである。伝動ベルトの例には、噛み合い伝動ベルト、摩擦伝動ベルトが含まれる。噛み合い伝動ベルトの一例は、自動車用タイミングベルトに代表される歯付きベルトである。摩擦伝動ベルトの例には、平ベルト、丸ベルト、Ｖベルト、Ｖリブドベルトが含まれる。ゴムタイヤは、典型的には、自動車用タイヤ又は自転車用タイヤである。ゴム製品の補強に用いられるコードにおいて、補強用ガラス繊維は、優れた弾性率を有していることが特に好ましい。
　図５は、コードを含むゴムベルトの構造の一例を示している。ゴムベルト１は、いわゆる歯付きベルトの形状を有し、マトリクスゴム３と、マトリクスゴム３内に埋め込まれた複数のコード２とを備えている。コード２は、ゴムベルト１の長手方向、言い換えると「歯」となる突起部分４が横断するベルト幅方向に直交する方向に沿って、互いに平行に配置されている。突起部分４が形成されたゴムベルト１の表面には、摩耗を抑制する等の目的で歯布５が貼り付けられている。
［その他］
　補強用ガラス繊維は、上記のコード以外の他の形態に加工して用いることもできる。他の形態としては、コンクリート製品について上述した形態などが挙げられる。
（プラスチック製品の補強）
　上述のとおり、補強用ガラス繊維は、プラスチック製品（樹脂製品）の補強に用いられてもよい。本発明は、その別の側面から、本実施形態の補強用ガラス繊維を備えるプラスチック製品を提供する。好ましい一形態では、プラスチック製品は、樹脂組成物（マトリクス樹脂）と、樹脂組成物に埋め込まれた補強用ガラス繊維とを有する。別の好ましい一形態では、プラスチック製品は、本体部と、当該本体部の表面を被覆する被覆部材とを備え、当該被覆部材が補強用ガラス繊維を含んでいる。被覆部材は、例えば、樹脂などの材料をさらに含んでいてもよい。補強用ガラス繊維で補強されたプラスチック製品は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）と呼ばれることがある。
　マトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂を含んでいてもよく、熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂などの変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂を含む樹脂製品は、射出成形、スタンパブル成形などによって容易に作製できる。
　補強用ガラス繊維は、プラスチック製品の種類などに応じて適宜加工されていてもよい。詳細には、プラスチック製品の補強には、チョップドストランド、繊維シートなどを用いることができる。補強用ガラス繊維は、チョップドストランド、繊維シート以外の他の形態に加工して用いることもできる。他の形態としては、コンクリート製品について上述した形態などが挙げられる。
＜プラスチック製品＞
　本実施形態の補強用ガラス繊維で補強されたプラスチック製品は、例えば、スポーツ用品、自動車などの車両、船舶、建材、航空機、浄化槽、浴槽、風力発電用のブレード、角材、ポール、タンク、パイプ、下水管（排水管）、燃料タンク、家電製品などの用途に利用できる。
　スポーツ用品用途に利用されるプラスチック製品としては、釣り糸、釣竿、ゴルフクラブシャフト、スキー、カヌー、テニス・バトミントンのラケットやストリングなどが挙げられる。車両用途に利用されるプラスチック製品としては、車両本体、ランプハウジング、フロント・エンドパネル、バンパー、座席ハウジング、駆動軸などが挙げられる。船舶用途に利用されるプラスチック製品としては、船舶本体、マスト、甲板などが挙げられる。航空機に利用されるプラスチック製品としては、一次構造材、二次構造材、内装材、座席、付属部材などが挙げられる。家電製品に利用されるプラスチック製品としては、基板、パネル、スイッチギア、絶縁機、家電製品の本体などが挙げられる。
　自然環境下で利用されるプラスチック製品、例えば排水管など、において、補強用ガラス繊維は、酸性雨などの酸性液体と接触することがある。そのため、この補強用ガラス繊維は、優れた耐酸性を有していることが特に好ましい。この補強用ガラス繊維は、実用上十分な弾性率を有している必要もある。
　なお、本実施形態の補強用ガラス繊維は、車両のマフラーやエンジン部品、溶鉱炉などに用いられる高温断熱材に利用することもできる。本実施形態の補強用ガラス繊維は、鉛蓄電池などの電池に用いられるセパレータに利用することもできる。
　なお、本発明は、その別の側面から、
　ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との含有率の合計が４０～７０質量％であり、
　Ａｌ2Ｏ3／（ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）により算出される質量比が０．１５～０．４０であり、
　Ｆｅ2Ｏ3の含有率が１６～２５質量％であり、
　ＣａＯの含有率が５～３０質量％である、ゴム補強用繊維を提供する。
　本発明の一形態では、上記のゴム補強用繊維が長繊維である。
　本発明の一形態では、上記のゴム補強用繊維の引張強度が４５００Ｎ／ｍｍ2以上である。
　本発明の一形態では、上記のゴム補強用繊維の引張弾性率が１．０×１０5ｋＮ／ｍｍ2以上である。
　本発明の一形態では、上記のゴム補強用繊維のガラス転移点Ｔｇが８５０℃以上である。
　本発明は、その別の側面から、
　上記のゴム補強用繊維が束ねられてなるストランドを備えた、ゴム補強用コードを提供する。
　本発明は、その別の側面から、
　上記のゴム補強用コードで補強された、ゴム製品を提供する。
　以下、実施例及び比較例により、本発明をさらに詳細に説明する。
　表４及び５に示す組成となるように、ガラス原料を秤量し、均質な状態となるように混合して、原料混合バッチを作製した。ガラス原料としては、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、三酸化二鉄などを使用した。
　次に、作製した原料混合バッチを、電気炉を用いて１５００～１６００℃で溶融させ、組成が均一になるように約４時間溶融状態を維持した。その後、得られた溶融ガラス組成物（ガラス溶融物）の一部を鉄板上に流し出し、電気炉中で室温まで徐冷して、評価に使用する板状の試料ガラスを得た。
（弾性率）
　試料ガラスを切断し、各面を鏡面研磨して２５×２５×５ｍｍの板状サンプルを作製し、アルキメデス法により各サンプルの密度ρを測定した。また、弾性率は、ＪＩＳ　Ｒ１６０２－１９９５の超音波パルス法に準じて測定した。具体的には、前述の密度測定に用いたサンプルを用い、超音波パルスが伝播する音速を縦波と横波について測定し、前述の密度とともに上述の数式に代入して、弾性率Ｅを算出した。なお、伝播速度は、オリンパス株式会社製の超音波厚さ計ＭＯＤＥＬ　２５ＤＬ　ＰＬＵＳを用い、周波数２０ｋＨｚの超音波パルスがサンプルの厚み方向に伝播し反射して戻ってくるまでの時間を、伝播距離（サンプルの厚さの２倍）で除して算出した。
（耐アルカリ性、耐酸性）
　試料ガラスを粉砕し、上述した方法によって、質量減少率ΔＷBASEと質量減少率ΔＷACIDを測定した。
　得られた各サンプルについて上述した特性を測定した。結果を表４及び５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表４及び５からわかるとおり、各実施例からは、弾性率が高く、耐アルカリ性及び耐酸性に優れたガラス組成物が得られた。このガラス組成物から形成された補強用ガラス繊維は、種々の製品、例えばコンクリート製品、の補強に適していると言える。
　実施例１～３の結果からわかるとおり、ＳｉＯ2の含有率を減少させ、ＣａＯの含有率を増加させた場合、弾性率が増加するとともに、質量減少率ΔＷBASEが低下し、耐アルカリ性が向上する傾向があった。一方、この場合には、質量減少率ΔＷACIDが増加し、耐酸性が低下する傾向があった。
　実施例２及び４の結果、並びに、実施例３及び５の結果からわかるとおり、Ａｌ2Ｏ3の含有率を減少させ、ＣａＯの含有率を増加させた場合、耐アルカリ性及び耐酸性の両方が向上する傾向があった。この場合、弾性率については、変化がほとんどなかった。
　実施例１、６及び７の結果からわかるとおり、ＳｉＯ2の含有率を減少させ、Ｆｅ2Ｏ3の含有率を増加させた場合、弾性率が増加する傾向があった。この場合、耐アルカリ性については、組成との相関が明確には見られなかった。
　比較例１及び２からわかるとおり、Ｆｅ2Ｏ3の含有率が１２質量％を下回った場合、Ａｌ2Ｏ3／（Ａｌ2Ｏ3＋ＳｉＯ2）の値が小さいと弾性率が低く、Ａｌ2Ｏ3／（Ａｌ2Ｏ3＋ＳｉＯ2）の値が大きいと失透が発生した。比較例３及び４からわかるとおり、Ｆｅ2Ｏ3の含有率が２５質量％を上回った場合、失透が発生した。なお、失透が発生した比較例２～４のガラス組成物により補強用ガラス繊維を作製することは難しい。
　比較例５及び６は、それぞれ、汎用の耐化学薬品性ガラスであるＣガラス及びＥガラスのガラス組成物に相当する。これらのガラス組成物では、弾性率が低く、耐酸性と耐アルカリ性が両立しなかった。
　本実施形態の補強用ガラス繊維は、種々の製品、例えばコンクリート製品、の補強に適している。

Claims (19)

  1. 　ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3を含み、
    　Ｆｅ2Ｏ3の含有率が１２～２５質量％である、補強用ガラス繊維。
  2. 　ＣａＯをさらに含み、
    　ＣａＯの含有率が５～３０質量％である、請求項１に記載の補強用ガラス繊維。
  3. 　ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との含有率の合計が４０～７０質量％であり、
    　Ａｌ2Ｏ3／（ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）により算出される質量比が０．１０～０．４０である、請求項１又は２に記載の補強用ガラス繊維。
  4. 　引張強度が２５００Ｎ／ｍｍ2以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  5. 　弾性率が８０ＭＰａ以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  6. 　ガラス転移点Ｔｇが７００℃以上である、請求項１～５のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  7. 　温度９９℃、濃度１０質量％の水酸化ナトリウム水溶液に１時間浸漬させた場合の質量減少率ΔＷBASEが０．３０質量％以下である、請求項１～６のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  8. 　コンクリート製品の補強に用いられる、請求項１～７のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  9. 　温度９９℃、濃度１０質量％の水酸化ナトリウム水溶液に１時間浸漬させた場合の質量減少率ΔＷBASEが０．２５質量％以下である、請求項８に記載の補強用ガラス繊維。
  10. 　ゴム製品の補強に用いられる、請求項１～７のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  11. 　プラスチック製品の補強に用いられる、請求項１～７のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  12. 　弾性率が８５ＭＰａ以上である、請求項１０又は１１に記載の補強用ガラス繊維。
  13. 　弾性率が９０ＭＰａ以上である、請求項１２に記載の補強用ガラス繊維。
  14. 　ＣａＯをさらに含み、
    　ＣａＯの含有率が１８～３０質量％であり、
    　Ｆｅ2Ｏ3の含有率が１５～２５質量％である、請求項８及び１０～１３のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  15. 　ＣａＯをさらに含み、
    　ＣａＯの含有率が１５～２５質量％であり、
    　Ｆｅ2Ｏ3の含有率が１５～２３質量％である、請求項８及び１０～１３のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  16. 　長繊維である、請求項１～１５のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維。
  17. 　請求項１～１５のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維を含む、チョップドストランド。
  18. 　請求項１～１５のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維を含む、繊維シート。
  19. 　請求項１～１５のいずれか１項に記載の補強用ガラス繊維を含む、ロッド。
     
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