WO2022181334A1 - ガラス繊維用ガラス組成物、ガラス繊維、ガラス繊維織物及びガラス繊維強化樹脂組成物 - Google Patents

ガラス繊維用ガラス組成物、ガラス繊維、ガラス繊維織物及びガラス繊維強化樹脂組成物 Download PDF

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WO2022181334A1
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貴庸 細川
忠史 栗田
貴史 野中
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日東紡績株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to glass compositions for glass fibers, glass fibers, glass fiber fabrics, and glass fiber reinforced resin compositions.
  • the glass fiber is obtained by melting in a glass melting furnace a glass raw material prepared so as to obtain a glass composition for glass fiber having a desired composition to obtain molten glass (melt of the glass composition for glass fiber), and the molten glass is is discharged from a container (bushing) having a nozzle plate on which several to several thousand nozzle tips are formed, cooled while being stretched by being wound up at high speed, and solidified into a fibrous form (hereinafter, this operation is referred to as " It is sometimes called "spinning").
  • the bushing is made of noble metal such as platinum.
  • glass fibers have been widely used in various applications in order to improve the strength of resin molded products, and the resin molded products are used for housings or parts of electronic devices such as servers, smartphones and laptop computers. ing.
  • glass absorbs the energy of alternating current as heat, so if the resin molded product is used for the housing or parts of the electronic device, there is a problem that the resin molded product generates heat.
  • the dielectric loss energy absorbed by the glass is proportional to the dielectric constant and dielectric loss tangent determined by the components and structure of the glass, and is represented by the following formula (A).
  • W kfv2 ⁇ 1/ 2 ⁇ tan ⁇ (A)
  • the present applicant has proposed glass as a glass composition for glass fibers, which has a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent, suppresses the occurrence of phase separation, and has a reduced viscosity at high temperatures.
  • SiO 2 in the range of 52.0 to 59.5% by weight
  • B 2 O 3 in the range of 17.5 to 25.5% by weight, and 9.0 to 14.0, based on the total amount of the fiber glass composition.
  • Al 2 O 3 in the range of wt.%, SrO in the range of 0.5 to 6.0 wt.%, MgO in the range of 1.0 to 5.0 wt.%, and 1.0 to 5.0 wt.%. and a total of F 2 and Cl 2 in the range of 0.1 to 2.5 mass % (see Patent Document 1).
  • a glass composition for glass fiber that can provide a glass fiber having a lower dielectric constant and a lower dielectric loss tangent, especially in a high frequency range of about 10 GHz.
  • the content of Al 2 O 3 and alkaline earth metal oxides (CaO, MgO and SrO) with respect to the total amount of the glass fiber glass composition is reduced, and the content of SiO 2 and B 2 O 3 is reduced accordingly. It is conceivable to increase the content.
  • the working temperature range represented by the difference between the 1000 poise temperature and the liquidus temperature is narrowed, and the glass fiber manufacturability is reduced, or the water resistance of the glass fiber is deteriorated, and precipitation on the surface of the glass fiber is caused by hydrolysis of the glass.
  • the dielectric properties are deteriorated due to the foreign matter, and the strength of the glass fiber is greatly reduced.
  • the present invention eliminates such inconveniences and provides a glass fiber with excellent water resistance and excellent dielectric properties (low dielectric constant and low dielectric loss tangent) in the high frequency range, which itself is sufficient. It is an object of the present invention to provide a glass composition for glass fibers that can have a temperature range.
  • the glass composition for glass fiber of the present invention contains SiO 2 in the range of 59.00 to 65.00% by mass and B 2 O 3 in the range of 0.00 wt %, Al 2 O 3 in the range of 7.00-14.00 wt %, CaO in the range of 0-5.00 wt %, 0-4.00 wt % % range of MgO, 0-6.00 wt .
  • the content of P 2 O 5 is less than 0.20% by mass
  • the total content of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O is less than 1.00% by mass
  • the The ratio of the content (mass%) of TiO 2 to the total content (mass%) of CaO, MgO and SrO is in the range of 0.66 to 4.00
  • the content (% by mass) SI and the content (% by mass) A of Al 2 O 3 satisfy the following formula (1). 1.00 ⁇ 1000 ⁇ A/SI 2 ⁇ 4.65 (1)
  • the glass composition for glass fiber of the present invention contains SiO2 , B2O3 , Al2O3 , CaO, MgO, SrO, TiO2 , F2 and Cl2 , and P2O . 5 and Na 2 O, K 2 O and Li 2 O in the above ranges, and the ratio of the content (mass%) of TiO 2 to the total content (mass%) of CaO, MgO and SrO (TiO 2 / (CaO + MgO + SrO)) is in the range of 0.66 to 4.00, and the SiO 2 content (mass%) SI and the Al 2 O 3 content (mass%) A satisfy the formula (1) By satisfying it, a glass fiber with excellent water resistance and excellent dielectric properties (low dielectric constant and low dielectric loss tangent) in the high frequency range can be obtained, and itself can have a sufficient working temperature range. .
  • the fact that the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber of the present invention has a low dielectric constant means that the dielectric constant is 4.2 or less at a measurement frequency of 10 GHz.
  • Having a loss tangent means that the dielectric loss tangent is 0.0011 or less at a measurement frequency of 10 GHz.
  • the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber of the present invention exhibits excellent water resistance when the mass reduction rate is 2.0% or less when evaluated by the following water resistance evaluation method. It means that almost no components of the glass fiber are eluted even in water.
  • a glass batch obtained by mixing glass raw materials so that the glass composition after melting and solidification becomes a predetermined glass fiber glass composition is placed in a platinum crucible with a diameter of 80 mm and heated at 1550 ° C. 4 hours at 1650 ° C., 2 hours at 1650 ° C., the homogenous glass cullet obtained by removing it from the crucible is placed in a small cylindrical platinum bushing with one circular nozzle tip at the bottom of the container and heated to a predetermined temperature.
  • the molten glass discharged from the nozzle tip is wound around a stainless steel collet at a predetermined speed to be cooled and solidified while being stretched to obtain a glass fiber having a circular cross section and a fiber diameter of 13 ⁇ m. .
  • about 1 g of the obtained glass fiber (test glass fiber) is collected from the collet, dried at 120° C. for 1 hour, and the mass (mass before operation) is measured.
  • the test glass fiber was placed in 100 ml of distilled water at 80° C. for 24 hours. It is dried at °C for 1 hour and the mass (mass after operation) is measured. Then, the mass reduction rate (100 ⁇ (1-(mass after operation/mass before operation))) is calculated from the mass before operation and the mass after operation.
  • the glass composition for glass fiber of the present invention has a sufficient working temperature range means that the working temperature range is 20°C or higher.
  • the upper limit of the working temperature range is not particularly limited, it is, for example, 500° C. or lower, preferably 450° C. or lower, more preferably 400° C. or lower.
  • the glass composition for glass fiber of the present invention comprises the SiO 2 content (mass%) SI, the B 2 O 3 content (mass%) B, the Al 2 O 3 content (mass%) ) A, the CaO content (mass%) C, the MgO content (mass%) M, the SrO content (mass%) SR, the TiO 2 content (mass%) T, and
  • the total content of F 2 and Cl 2 (% by mass) F preferably satisfies the following formula (2), more preferably satisfies the following formula (3), further preferably satisfies the following formula (4), especially Preferably, the following formula (4) is satisfied.
  • the present invention provides a glass fiber comprising any one of the glass compositions for glass fibers, a glass fiber fabric comprising the glass fiber, or a glass fiber comprising the glass fiber.
  • a glass fiber reinforced resin composition characterized by
  • the glass fiber of the present invention can be obtained, for example, by melting the above-described glass composition for glass fiber of the present invention, and discharging the obtained melt from a bushing having a nozzle plate with 1 to 8000 nozzle tips or holes. , can be obtained by winding at a high speed, cooling while stretching, solidifying and forming into a fibrous form. Therefore, the glass fiber of the present invention has the same glass composition as the above-described glass composition for glass fiber of the present invention.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment contains SiO 2 in the range of 59.00 to 65.00 mass% and SiO 2 in the range of 16.00 to 26.00 mass% B 2 O 3 , Al 2 O 3 in the range of 7.00-14.00% by weight, CaO in the range of 0-5.00% by weight, MgO in the range of 0-4.00% by weight, SrO in the range of 0-6.00% by weight, TiO in the range of 0.10-5.00 % by weight, and F and Cl in the range of 0-2.00 % by weight in total ,
  • the content of P 2 O 5 is less than 0.20% by mass, the total content of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O is less than 1.00% by mass, and the total of CaO, MgO and SrO
  • the ratio of the TiO 2 content (mass%) to the content (mass%) (TiO 2 /(CaO + MgO + SrO)) is in the range of 0.66 to 4.00, and the SiO 2 content (
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment includes SiO2 , B2O3 , Al2O3 , CaO, MgO, SrO, TiO2 , F2 and Cl2 , and P2 .
  • O 5 and Na 2 O, K 2 O and Li 2 O in the above ranges, and the ratio of the content (mass%) of TiO 2 to the total content (mass%) of CaO, MgO and SrO (TiO 2 /(CaO+MgO+SrO)) is in the range of 0.66 to 4.00, and the SiO 2 content (% by mass) SI and the Al 2 O 3 content (% by mass) A are in the formula (1)
  • the glass composition for glass fibers of the present embodiment has a SiO 2 content of less than 59.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fibers, and the glass fiber obtained from the glass composition for glass fibers is The mechanical strength of the glass fiber is greatly reduced, and the function of the glass fiber as a reinforcing material in the glass fiber reinforced resin composition is impaired. In addition, the glass fibers tend to deteriorate when placed in an acidic environment. On the other hand, if the content of SiO 2 is more than 65.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, the viscosity at high temperatures increases, so the temperature for melting the glass raw material increases, and the manufacturing cost increases. From the point of view, it becomes unsuitable for industrial glass fiber production.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment preferably has a SiO 2 content of 59.20 to 64.50% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, and more preferably, 59.30 to 64.00% by mass, more preferably 59.40 to 63.50% by mass, particularly preferably 59.50 to 63.00% by mass, Particularly preferred is the range from 59.60 to 62.80% by weight, most preferred is the range from 60.10 to 62.60% by weight.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment is obtained from the glass composition for glass fiber when the content of B 2 O 3 is less than 16.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber.
  • the dielectric loss tangent of the glass fiber cannot be sufficiently reduced.
  • the content of B 2 O 3 is more than 26.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, phase separation occurs in the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber.
  • the chemical durability of the fiber may decrease.
  • the content of B 2 O 3 is preferably in the range of 18.00 to 24.90% by mass, more preferably in the range of the total amount of the glass composition for glass fiber. is in the range of 19.00 to 24.50% by mass, more preferably in the range of 19.60 to 24.00% by mass, and particularly preferably in the range of 20.10 to 23.50% by mass. Yes, and most preferably in the range of 20.50 to 23.00% by mass.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment is obtained from the glass composition for glass fiber when the content of Al 2 O 3 is less than 7.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber. Phase separation may occur in the glass fiber, and the chemical durability of the glass fiber may decrease. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 is more than 14.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, the dielectric loss tangent of the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber is sufficiently reduced. I can't.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably in the range of 7.20 to 13.50% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, and more preferably. is in the range of 7.40 to 13.00% by mass, more preferably in the range of 7.60 to 12.50% by mass, particularly preferably in the range of 7.80 to 12.00% by mass , particularly preferably in the range of 8.00 to 11.80% by mass, most preferably in the range of 8.20 to 9.90% by mass.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment has a CaO content of more than 5.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, and the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber is Dielectric loss tangent cannot be sufficiently reduced.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment preferably has a CaO content in the range of 0.60 to 4.80% by mass, more preferably 1 .10 to 4.60% by mass, more preferably 1.60 to 4.40% by mass, particularly preferably 1.80 to 4.20% by mass. Preferably, it is in the range of 2.00-4.00% by mass, and most preferably in the range of 2.10-3.60% by mass.
  • the content of MgO is more than 4.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fibers
  • striae are formed in the melt of the glass composition for glass fibers. may occur, the glass fiber may be easily broken during spinning, and the water resistance of the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber may deteriorate.
  • the content of MgO is preferably in the range of less than 3.00% by mass, more preferably 2.00% by mass, based on the total amount of the glass composition for glass fiber. %, more preferably less than 1.50% by mass, particularly preferably less than 1.00% by mass, and most preferably less than 0.95% by mass. and most preferably in the range of less than 0.50% by mass.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment has a SrO content of more than 6.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, and the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber is The dielectric properties deteriorate and the target dielectric properties cannot be met.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment preferably has a SrO content of less than 4.00% by mass, more preferably 3.00% by mass, based on the total amount of the glass composition for glass fiber. %, more preferably less than 2.00% by mass, particularly preferably less than 1.00% by mass, and most preferably less than 0.50% by mass. and most preferably in the range of less than 0.45% by mass.
  • the content of TiO 2 in the glass composition for glass fiber of the present embodiment is less than 0.10% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, the viscosity at high temperatures increases. The melting temperature becomes high, and from the viewpoint of production cost, it becomes unsuitable for industrial glass fiber production.
  • the content of TiO 2 is more than 5.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, the dielectric loss tangent of the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber can be sufficiently reduced.
  • the liquidus temperature of the glass composition for glass fibers is greatly increased, it becomes impossible to stably produce glass fibers.
  • the content of TiO 2 is preferably in the range of 0.60 to 4.90% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, and more preferably, 1.60 to 4.70% by mass, more preferably 2.10 to 4.60% by mass, particularly preferably 2.50 to 4.50% by mass, Most preferably, it ranges from 2.80 to 4.40% by weight.
  • the total content of F 2 and Cl 2 is more than 2.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber. The chemical durability of the glass fiber obtained from is reduced.
  • the total content of F 2 and Cl 2 is preferably in the range of 0.10 to 1.80% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber. more preferably in the range of 0.30 to 1.60% by mass, still more preferably in the range of 0.50 to 1.50% by mass.
  • the glass composition for glass fibers of the present embodiment has a P 2 O 5 content of more than 0.20% by mass and a SiO 2 content in the above-described range with respect to the total amount of the glass composition for glass fibers.
  • the inclusion of P 2 O 5 does not contribute to the improvement of the dielectric properties of the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber, and on the other hand, the occurrence of phase separation of the glass fiber cannot be suppressed. , the chemical durability of the glass fiber deteriorates.
  • the content of P 2 O 5 is preferably in the range of less than 0.10% by mass, more preferably 0 less than 0.05 mass %.
  • the total content of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O is more than 1.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber. , the dielectric properties of the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber are greatly deteriorated, and the target dielectric properties cannot be satisfied.
  • the total content of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O is preferably less than 0.80% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber. range, more preferably less than 0.50% by mass, more preferably less than 0.20% by mass, particularly preferably less than 0.10% by mass, and most preferably less than 0.10% by mass. It is preferably in the range of less than 0.05% by mass.
  • the ratio of the content (mass%) of TiO 2 to the total content (mass%) of CaO, MgO and SrO is 0.66. If it is less than that, deterioration of the dielectric loss tangent due to the inclusion of alkaline earth metal oxides cannot be sufficiently suppressed, so the dielectric loss tangent of the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber cannot be sufficiently reduced. Moreover, the water resistance of the glass fiber may deteriorate. If it exceeds 4.00, the generation of striae in the glass cannot be suppressed, and the liquidus temperature greatly increases, making it impossible to stably produce glass fibers.
  • the ratio of the content (mass%) of TiO 2 to the total content (mass%) of CaO, MgO and SrO is preferably , in the range of 0.67 to 2.15, more preferably in the range of 0.85 to 2.00, still more preferably in the range of 0.90 to 1.80, particularly preferably 0 0.95 to 1.70, most preferably 0.98 to 1.60.
  • the ratio of the content rate (mass%) of TiO2 to the total content rate (mass%) of CaO, MgO and SrO is the The increase in the liquidus temperature of the glass composition for glass fibers due to the deterioration of the glass fiber production stability and the decrease in the dielectric loss tangent due to the increase in the liquidus temperature, and the inclusion of the alkaline earth metal oxide that is the network-modifying oxide. It is presumed that this expresses a balance between the improvement in glass fiber manufacturing stability and the deterioration in dielectric loss tangent and water resistance that accompany the decrease.
  • the value of the formula (1) when the value of the formula (1) is less than 1.00, the water resistance of the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber is deteriorated, and It is not possible to suppress the increase in the glass fiber manufacturing cost due to the increased viscosity of the glass composition at high temperatures and the deterioration of the glass fiber manufacturability due to the increase in the number of fluffs generated during the glass fiber manufacturing process.
  • the value of the formula (1) is more than 4.65, the glass fiber production stability deteriorates due to an increase in the liquidus temperature of the glass composition for glass fibers, and the glass composition for glass fibers Deterioration of the dielectric properties of the obtained glass fiber cannot be suppressed.
  • the value of the formula (1) is preferably in the range of 1.50 to 4.50, more preferably in the range of 1.80 to 4.20. more preferably in the range of 2.00 to 4.00, particularly preferably in the range of 2.05 to 3.80, and most preferably in the range of 2.10 to 3.60 , most preferably in the range of 2.11 to 3.35.
  • the higher the content A of Al 2 O 3 the lower the viscosity of the glass composition for glass fibers at high temperatures, which tends to lead to a reduction in glass fiber production costs.
  • this value becomes too high, the generation of mullite crystals is accelerated, and the liquidus temperature of the glass composition for glass fibers increases, resulting in deterioration of the glass fiber production stability and the glass composition for glass fibers. There is a tendency that the deterioration of the dielectric properties of the resulting glass fiber cannot be suppressed.
  • the lower this value the more the liquidus temperature of the glass composition for glass fibers is lowered, which tends to lead to the improvement in the stability of glass fiber production and the improvement in the dielectric properties of the glass composition for glass fibers.
  • this value is too low, the water resistance of the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber is deteriorated, and along with the decrease in the strength of the glass fiber, fluff that hinders the production of glass fiber is generated. tends to be easier.
  • the higher the content SI of SiO2 the better the dielectric properties of the glass fiber obtained from the glass composition for glass fiber, but the higher the viscosity of the glass composition for glass fiber at high temperatures, the higher the glass fiber production cost. tend to increase.
  • the formula (1) expresses a balance between the overall glass fiber manufacturability of the glass composition for glass fibers and the dielectric properties obtained from the glass composition for glass fibers.
  • the tendency to easily generate fluff is also an obstacle when glass fibers are processed into glass fiber products (eg, glass fiber fabrics, chopped strands, rovings).
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment includes the SiO 2 content (mass%) SI, the B 2 O 3 content (mass%) B, the Al 2 O 3 content (mass %) A, the CaO content (mass%) C, the MgO content (mass%) M, the SrO content (mass%) SR, the TiO2 content (mass%) T, and , the total content of F 2 and Cl 2 (% by mass) F preferably satisfies the following formula (2), more preferably satisfies the following formula (3), more preferably satisfies the following formula (4), Particularly preferably, the following formula (5) is satisfied.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment has excellent water resistance and Glass fibers with excellent dielectric properties can be obtained and, as such, can be provided with a sufficient working temperature range.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment has excellent water resistance and high frequency A glass fiber with better dielectric properties in the region can be obtained and itself can have a sufficient working temperature range.
  • that the glass fiber has better dielectric properties means that the dielectric constant at a measurement frequency of 10 GHz is 4.1 or less and the dielectric loss tangent is 0.0010 or less.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment has excellent water resistance and high frequency A glass fiber with better dielectric properties in the region can be obtained and itself can have an excellent working temperature range of 120° C. and above.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment has excellent water resistance and high frequency Glass fibers can be obtained with very good dielectric properties in the region, which themselves can have a better working temperature range of 200° C. and above.
  • the fact that the glass fiber has excellent dielectric properties means that the dielectric constant at a measurement frequency of 10 GHz is 4.0 or less and the dielectric loss tangent is less than 0.0010.
  • the ratio of the content of MgO (% by mass) to the total content of CaO and SrO (% by mass) is, for example, 0.60. less than the range, the viscosity of the glass composition for glass fibers is reduced at high temperature while suppressing the occurrence of phase separation of the glass fibers obtained from the glass composition for glass fibers promoted by MgO, and By lowering the liquidus temperature of the glass composition for glass fiber, it is possible to contribute to the overall improvement of the glass fiber manufacturability of the glass composition for glass fiber.
  • the ratio of the content of MgO (% by mass) to the total content of CaO and SrO (% by mass) is preferably less than 0.40. More preferably less than 0.30, more preferably less than 0.20, particularly preferably less than 0.10, most preferably 0. 05 or less.
  • the ratio (TiO 2 /Al 2 O 3 ) of the content of TiO 2 (% by mass) to the content of Al 2 O 3 (% by mass) is, for example, When the range is 0.24 to 0.72, the dielectric loss tangent due to the inclusion of TiO 2 is suppressed while suppressing the increase in the liquidus temperature of the glass composition for glass fiber accompanying the crystal growth promoted by TiO 2 . and the effect of improving the water resistance due to the inclusion of Al 2 O 3 .
  • the ratio of the TiO 2 content (mass%) to the Al 2 O 3 content (mass%) (TiO 2 /Al 2 O 3 ) is preferably 0. 0.28 to 0.56, more preferably 0.29 to 0.50, still more preferably 0.30 to 0.45, most preferably 0.35 ⁇ 0.44.
  • the B, A, C, M, SR, T, F and the P 2 O 5 content (% by mass) P satisfy the following formula (6)
  • a glass fiber having excellent water resistance and excellent dielectric properties in the high frequency range can be obtained, and itself can be provided with a sufficient working temperature range.
  • B, A, C, M, SR, T, F and P preferably satisfy the following formula (7), more preferably the following formula (8) is satisfied, and particularly preferably the following formula (9) is satisfied.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment has excellent water resistance and higher Glass fibers with excellent dielectric properties can be obtained and, as such, can be provided with a sufficient working temperature range.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment has excellent water resistance and A glass fiber can be obtained with better dielectric properties at 120° C. and itself with an excellent working temperature range of 120° C. and above.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment has excellent water resistance and It is possible to obtain glass fibers with very good dielectric properties at 200° C. and themselves with a better working temperature range of 200° C. and above.
  • the glass composition for glass fibers of the present embodiment may contain ZnO in the range of 0 to 3.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fibers.
  • ZnO in the range of 0 to 3.00% by mass
  • the content of ZnO is more than 3.00% by mass, devitrification is likely to occur, and stable glass fiber production cannot be achieved.
  • the content of ZnO with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber is preferably 2.50% by mass or less, more preferably 1.50% by mass. % or less, more preferably 0.50 mass % or less.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment may contain MnO 2 in a range of 0 to 3.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber.
  • MnO 2 if the content of MnO 2 exceeds 3.00% by mass, the dielectric properties deteriorate and desired dielectric properties cannot be obtained.
  • the content of MnO 2 with respect to the total amount of the glass composition for glass fibers is preferably 2.50% by mass or less, more preferably 1.50% by mass. % or less, more preferably 0.50 mass % or less.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment may contain Fe 2 O 3 in a range of 0% by mass or more and 1.00% by mass or less with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber.
  • the content of Fe 2 O 3 is 0.10% by mass or more and 0.10% by mass or more, from the viewpoint of suppressing air bubbles contained in the glass fiber. A range of 60% by mass or less is effective.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment may contain SnO 2 in the range of 0% by mass or more and 1.00% by mass or less with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber.
  • the content of SnO 2 should be 0.10% by mass or more and 0.60% by mass or less from the viewpoint of suppressing air bubbles contained in the glass fiber. is effective.
  • the glass composition for glass fibers of the present embodiment may contain ZrO 2 as long as the content of ZrO 2 is less than 0.50% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fibers. If the content of ZrO 2 is 0.50% by mass or more relative to the total amount of the glass composition for glass fiber, devitrification is likely to occur, making stable glass fiber production impossible.
  • the content of ZrO2 is preferably in the range of less than 0.45% by mass, more preferably , in the range of less than 0.40% by mass, more preferably in the range of less than 0.20% by mass, particularly preferably in the range of less than 0.10% by mass, most preferably in the range of less than 0.05% by mass % range.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment may contain Cr 2 O 3 as long as the content of Cr 2 O 3 is less than 0.05% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber. good. If the content of Cr 2 O 3 is 0.05% by mass or more relative to the total amount of the glass composition for glass fiber, devitrification is likely to occur, making stable glass fiber production impossible.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment contains Ba, Co, Ni, Cu, Mo, W, Ce, Y, La, Bi, Gd, Pr, Sc, or Yb as impurities originating from the raw materials. may contain less than 1.00% by mass of the total amount of the oxides of the glass composition for glass fiber.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment contains BaO, CeO 2 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Pr 2 O 3 and Sc 2 O 3 as impurities.
  • the content is each independently preferably less than 0.40% by mass, more preferably less than 0.20% by mass, still more preferably 0.10 % by weight, particularly preferably below 0.05% by weight, most preferably below 0.01% by weight.
  • the content of each component described above can be measured using an ICP emission spectrometer for Li, which is a light element, and the other elements have a wavelength of Measurements can be made using a dispersive X-ray fluorescence spectrometer.
  • glass batch mixed and prepared glass raw materials
  • glass fiber when organic matter is attached to the surface of glass fiber, or glass fiber is mainly in organic matter (resin) If it is contained as a reinforcing material, for example, it is heated in a muffle furnace at 300 to 650 ° C. for about 0.5 to 24 hours to remove organic matter before use) is placed in a platinum crucible and electrically In the furnace, the glass batch is held at 1550° C. for 4 hours and 1650° C. for 2 hours to melt while stirring, and the glass fiber is held at 1550° C. for 6 hours and melted while stirring. to obtain a homogeneous molten glass.
  • a muffle furnace at 300 to 650 ° C. for about 0.5 to 24 hours to remove organic matter before use
  • the obtained molten glass is poured onto a carbon plate to produce glass cullet, which is then pulverized into powder to obtain glass powder.
  • the obtained glass powder is thermally decomposed with an acid, and then quantitatively analyzed using an ICP emission spectrometer.
  • Other elements are quantitatively analyzed using a wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer after molding the glass powder into a disc shape with a press.
  • quantitative analysis using a wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometer can be performed by preparing a calibration curve sample based on the results measured by the fundamental parameter method and analyzing by the calibration curve method.
  • the content of each component in the calibration curve sample can be quantitatively analyzed by an ICP emission spectrometer.
  • the glass composition for glass fiber of the present embodiment can be obtained by melting a glass raw material (glass batch) prepared so as to have the above composition after melting and solidifying, and then cooling and solidifying.
  • the glass raw material prepared as described above is supplied to a glass melting furnace, and the temperature is 1000 poise temperature or higher. temperature range, specifically in the range 1400°C to 1700°C. Then, the molten glass melted at the above temperature is discharged from 1 to 8000 nozzle tips or holes controlled to a predetermined temperature, and is wound at high speed to be stretched and cooled, thereby solidifying the glass fiber. is formed.
  • the single glass fiber (glass filament) discharged from one nozzle tip or hole and cooled and solidified usually has a perfect circular cross-sectional shape and a diameter of 3.0 to 35.0 ⁇ m.
  • the glass filaments preferably have a diameter of 3.0-6.0 ⁇ m, more preferably in the range of 3.0-4.5 ⁇ m.
  • a non-circular shape for example, elliptical or oval
  • a glass filament having a cross-sectional shape is obtained.
  • the ratio of the long axis to the short axis of the cross-sectional shape is, for example, in the range of 2.0 to 10.0, and the cross-sectional area is true.
  • the fiber diameter when converted to yen is in the range of 3.0 to 35.0 ⁇ m.
  • the glass fiber of the present embodiment usually takes the form of a glass fiber bundle (glass strand) in which 10 to 8000 glass filaments are bundled, and has a weight in the range of 1 to 10000 tex (g/km).
  • the glass filaments discharged from a plurality of nozzle tips or holes may be bundled into one glass fiber bundle or bundled into a plurality of glass fiber bundles.
  • the glass fiber of the present embodiment is obtained by further processing the glass strand in various ways, such as yarns, woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics (including chopped strand mats and multiaxial nonwoven fabrics), chopped strands, rovings, and powders.
  • yarns such as yarns, woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics (including chopped strand mats and multiaxial nonwoven fabrics), chopped strands, rovings, and powders.
  • the glass fiber of the present embodiment improves the bundling property of the glass filament, improves the adhesion between the glass fiber and the resin, improves the uniform dispersion of the glass fiber in the mixture of the glass fiber and the resin or the inorganic material, and the like.
  • the surface may be coated with an organic material.
  • organic substances include starch, urethane resin, epoxy resin, vinyl acetate resin, acrylic resin, modified polypropylene (especially carboxylic acid-modified polypropylene), (poly)carboxylic acid (especially maleic acid) and unsaturated monomers.
  • a copolymer etc. can be mentioned.
  • the glass fiber of the present embodiment may be coated with a resin composition containing a silane coupling agent, a lubricant, a surfactant, and the like.
  • the glass fiber of the present embodiment may be coated with a treatment composition that does not contain the above resin but contains a silane coupling agent, a surfactant, and the like.
  • a resin composition or treatment composition is used in an amount of 0.03 to 2.0% by mass based on the mass of the glass fiber of the present embodiment that is not coated with the resin composition or treatment composition. proportion to cover the fiberglass.
  • the coating of the glass fiber with an organic substance can be performed, for example, by applying a resin solution or a resin composition solution to the glass fiber using a known method such as a roller applicator in the glass fiber manufacturing process, and then applying the resin solution or the resin composition solution to the glass fiber. It can be carried out by drying the glass fibers to which the composition solution has been applied.
  • the glass fiber of the present embodiment in the form of a woven fabric can be immersed in a treatment composition solution, and then the glass fiber to which the treatment composition has been applied can be dried.
  • silane coupling agents include aminosilane, chlorosilane, epoxysilane, mercaptosilane, vinylsilane, and (meth)acrylsilane.
  • Aminosilanes include ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, N- ⁇ -(aminoethyl)- ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, N- ⁇ -(aminoethyl)-N′- ⁇ -(aminoethyl)- ⁇ - Aminopropyltrimethoxysilane, ⁇ -anilinopropyltrimethoxysilane and the like can be mentioned.
  • chlorosilane examples include ⁇ -chloropropyltrimethoxysilane and the like.
  • epoxysilanes examples include ( ⁇ -(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, and the like.
  • Mercaptosilane includes ⁇ -mercaptotrimethoxysilane and the like.
  • vinylsilane examples include vinyltrimethoxysilane and N- ⁇ -(N-vinylbenzylaminoethyl)- ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane.
  • (Meth)acrylsilane includes ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane and the like.
  • the silane coupling agents may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
  • lubricants include modified silicone oils, animal oils and their hydrogenated products, vegetable oils and their hydrogenated products, animal waxes, vegetable waxes, mineral waxes, condensates of higher saturated fatty acids and higher saturated alcohols, polyethyleneimine, poly Alkylpolyamine alkylamide derivatives, fatty acid amides, quaternary ammonium salts can be mentioned.
  • animal oils examples include beef tallow.
  • vegetable oils examples include soybean oil, coconut oil, rapeseed oil, palm oil, and castor oil.
  • Animal waxes include beeswax and lanolin.
  • Examples of vegetable waxes include candelilla wax and carnauba wax.
  • mineral wax examples include paraffin wax and montan wax.
  • Condensates of higher saturated fatty acids and higher saturated alcohols include stearates such as lauryl stearate.
  • fatty acid amides include dehydration condensates of polyethylene polyamines such as diethylenetriamine, triethylenetetramine and tetraethylenepentamine and fatty acids such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid and stearic acid.
  • quaternary ammonium salts include alkyltrimethylammonium salts such as lauryltrimethylammonium chloride.
  • the lubricants may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
  • surfactants examples include nonionic surfactants, cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants.
  • the surfactants may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
  • Nonionic surfactants include ethylene oxide propylene oxide alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene-polyoxypropylene-block copolymers, alkylpolyoxyethylene-polyoxypropylene-block copolymer ethers, polyoxyethylene fatty acid esters.
  • polyoxyethylene fatty acid monoester polyoxyethylene fatty acid diester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, glycerol fatty acid ester ethylene oxide adduct, polyoxyethylene castor oil ether, hydrogenated castor oil ethylene oxide adduct, alkylamine ethylene oxide adduct , fatty acid amide ethylene oxide adduct, glycerol fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, pentaerythritol fatty acid ester, sorbitol fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, polyhydric alcohol alkyl ether, fatty acid alkanolamide, acetylene glycol, acetylene alcohol , ethylene oxide adducts of acetylene glycol, and ethylene oxide adducts of acetylene alcohol.
  • cationic surfactants include alkyldimethylbenzylammonium chloride, alkyltrimethylammonium chloride, alkyldimethylethylammonium ethylsulfate, higher alkylamine salts (acetate, hydrochloride, etc.), ethylene oxide adducts to higher alkylamines, higher Condensates of fatty acids and polyalkylenepolyamines, salts of esters of higher fatty acids and alkanolamines, salts of higher fatty acid amides, imidazoline-type cationic surfactants, and alkylpyridinium salts can be mentioned.
  • anionic surfactants include higher alcohol sulfates, higher alkyl ether sulfates, ⁇ -olefin sulfates, alkylbenzenesulfonates, ⁇ -olefinsulfonates, reactions of fatty acid halides with N-methyltaurine. products, dialkyl sulfosuccinates, higher alcohol phosphates, and phosphates of higher alcohol ethylene oxide adducts.
  • Amphoteric surfactants include amino acid-type amphoteric surfactants such as alkylaminopropionic acid alkali metal salts, betaine-type amphoteric surfactants such as alkyldimethylbetaine, and imidazoline-type amphoteric surfactants.
  • the glass fiber fabric of this embodiment contains the glass fiber of this embodiment described above.
  • the glass fiber fabric of the present embodiment can be obtained by weaving the glass fiber of the present embodiment described above as at least part of the warp or weft using a loom known per se.
  • the loom include jet looms such as air jet or water jet looms, shuttle looms, and rapier looms.
  • the weaving method using the loom include plain weave, satin weave, Nanako weave, and twill weave, and plain weave is preferable from the viewpoint of manufacturing efficiency.
  • the glass fiber fabric of the present embodiment preferably uses the glass fibers of the present embodiment described above as the warp and the weft.
  • the glass fiber of the present embodiment described above is composed of 35 to 400 glass filaments with a filament diameter of 3.0 to 9.0 ⁇ m, which are bundled at 0 to 1.0 turns/25 mm. It preferably has a twist and a mass of 0.9 to 69.0 tex (g/km).
  • the warp weaving density is preferably 40 to 120/25 mm, and the weft weaving density is preferably 40 to 120. It is preferably book/25 mm.
  • the glass fiber fabric of the present embodiment may be subjected to deoiling treatment, surface treatment, and fiber opening treatment.
  • the glass fiber fabric is placed in a heating furnace with an atmospheric temperature of 350°C to 400°C for 40 to 80 hours to thermally decompose the organic matter adhering to the glass fiber.
  • the glass fiber fabric is immersed in a solution containing the silane coupling agent or the silane coupling agent and the surfactant, excess water is squeezed out, and then the temperature is 80 to 180 ° C. In the range of 1 to 30 minutes, a treatment of drying by heating can be mentioned.
  • fiber opening for example, while applying a tension of 30 to 200 N to the warps of the glass fiber fabric, fiber opening is performed by water pressure, high frequency vibration using liquid as a medium, and pressure of fluid having surface pressure. Examples include a process of widening the width of the warp and weft by performing fiber opening by pressurization with a fiber and a roll.
  • the glass fiber fabric of the present embodiment preferably has a mass per unit area in the range of 7.0 to 190.0 g/m 2 and preferably has a thickness in the range of 8.0 to 200.0 ⁇ m. .
  • the width of the warp of the glass fiber fabric of the present embodiment is preferably 110 to 600 ⁇ m, and the width of the weft is preferably 110 to 600 ⁇ m.
  • the glass fiber fabric of the present embodiment may have a surface treatment layer containing the silane coupling agent, or the silane coupling agent and the surfactant.
  • the surface treatment layer has a mass in the range of, for example, 0.03 to 1.50% by mass with respect to the total amount of the glass fiber fabric including the surface treatment layer. can be provided.
  • the glass fiber reinforced resin composition of this embodiment contains the glass fiber of this embodiment described above.
  • the glass fiber reinforced resin composition of the present embodiment is a glass fiber reinforced resin composition containing a resin (thermoplastic resin or thermosetting resin), glass fibers, and other additives, in which the glass fiber reinforced resin It contains 10 to 90% by mass of glass fiber relative to the total amount of the composition.
  • the glass fiber reinforced resin composition of the present embodiment contains 90 to 10% by mass of resin and 0 to 40% by mass of other additives with respect to the total amount of the glass fiber reinforced resin composition.
  • thermoplastic resin polyethylene, polypropylene, polystyrene, styrene/maleic anhydride resin, styrene/maleimide resin, polyacrylonitrile, acrylonitrile/styrene (AS) resin, acrylonitrile/butadiene/styrene (ABS) resin, chlorine Polyethylene/acrylonitrile/styrene (ACS) resin, acrylonitrile/ethylene/styrene (AES) resin, acrylonitrile/styrene/methyl acrylate (ASA) resin, styrene/acrylonitrile (SAN) resin, methacrylic resin, polyvinyl chloride (PVC) , polyvinylidene chloride (PVDC), polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polycarbonate, polyarylene sulfide
  • polyethylene examples include high-density polyethylene (HDPE), medium-density polyethylene, low-density polyethylene (LDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), and ultra-high molecular weight polyethylene.
  • HDPE high-density polyethylene
  • LDPE low-density polyethylene
  • LLDPE linear low-density polyethylene
  • ultra-high molecular weight polyethylene examples include high-density polyethylene (HDPE), medium-density polyethylene, low-density polyethylene (LDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), and ultra-high molecular weight polyethylene.
  • polypropylene examples include isotactic polypropylene, atactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, and mixtures thereof.
  • polystyrene examples include general-purpose polystyrene (GPPS), which is atactic polystyrene having an atactic structure, high-impact polystyrene (HIPS) obtained by adding a rubber component to GPPS, syndiotactic polystyrene having a syndiotactic structure, and the like.
  • GPPS general-purpose polystyrene
  • HIPS high-impact polystyrene
  • methacrylic resin a polymer obtained by homopolymerizing one of acrylic acid, methacrylic acid, styrene, methyl acrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, and fatty acid vinyl ester, or two or more of them. can be mentioned.
  • polyvinyl chloride a vinyl chloride homopolymer polymerized by a conventionally known emulsion polymerization method, suspension polymerization method, microsuspension polymerization method, bulk polymerization method, or the like, or copolymerizable with a vinyl chloride monomer
  • a copolymer with a monomer, or a graft copolymer obtained by graft-polymerizing a vinyl chloride monomer to a polymer can be mentioned.
  • Polyamides include polycaproamide (nylon 6), polyhexamethylene adipamide (nylon 66), polytetramethylene adipamide (nylon 46), polytetramethylene sebacamide (nylon 410), polypentamethylene adipamide polypentamethylene sebacamide (nylon 510), polyhexamethylene sebacamide (nylon 610), polyhexamethylene dodecamide (nylon 612), polydecamethylene adipamide (nylon 106), poly decamethylene sebacamide (nylon 1010), polydecamethylene dodecamide (nylon 1012), polyundecaneamide (nylon 11), polyundecanamide (nylon 116), polydodecanamide (nylon 12), polyxylene Adipamide (Nylon XD6), Polyxylene Sebacamide (Nylon XD10), Polymetaxylylene Adipamide (Nylon MXD6), Polyparaxylylene Adipamide (Nylon PXD6), Polytetramethylene
  • Polyacetals include homopolymers containing oxymethylene units as main repeating units, and copolymers containing oxyalkylene units consisting mainly of oxymethylene units and having 2 to 8 adjacent carbon atoms in the main chain. etc. can be mentioned.
  • polyethylene terephthalate examples include polymers obtained by polycondensation of terephthalic acid or its derivatives and ethylene glycol.
  • polybutylene terephthalate examples include polymers obtained by polycondensation of terephthalic acid or its derivatives and 1,4-butanediol.
  • polytrimethylene terephthalate examples include polymers obtained by polycondensation of terephthalic acid or its derivatives and 1,3-propanediol.
  • polycarbonates examples include polymers obtained by a transesterification method in which a dihydroxydiaryl compound and a carbonate ester such as diphenyl carbonate are reacted in a molten state, or polymers obtained by a phosgene method in which a dihydroxyaryl compound and phosgene are reacted. be able to.
  • polyarylene sulfide examples include linear polyphenylene sulfide, crosslinked polyphenylene sulfide whose molecular weight is increased by performing a curing reaction after polymerization, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfide ether, and polyphenylene sulfide ketone.
  • Polyphenylene ethers include poly(2,3-dimethyl-6-ethyl-1,4-phenylene ether), poly(2-methyl-6-chloromethyl-1,4-phenylene ether), poly(2-methyl- 6-hydroxyethyl-1,4-phenylene ether), poly(2-methyl-6-n-butyl-1,4-phenylene ether), poly(2-ethyl-6-isopropyl-1,4-phenylene ether) , poly(2-ethyl-6-n-propyl-1,4-phenylene ether), poly(2,3,6-trimethyl-1,4-phenylene ether), poly[2-(4′-methylphenyl) -1,4-phenylene ether], poly(2-bromo-6-phenyl-1,4-phenylene ether), poly(2-methyl-6-phenyl-1,4-phenylene ether), poly(2-phenyl -1,4-phenylene ether), poly(2-chloro-1,4-pheny
  • Modified polyphenylene ethers include polymer alloys of poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether and polystyrene, poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether and styrene/butadiene copolymers.
  • a polymer alloy of poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether and a styrene/maleic anhydride copolymer a polymer alloy of poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether and Polymer alloy with polyamide, polymer alloy with poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene) ether and styrene/butadiene/acrylonitrile copolymer, amino group, epoxy group, carboxy groups, styryl groups, etc., and polyphenylene ethers in which functional groups such as amino groups, epoxy groups, carboxy groups, styryl groups, methacrylic groups, etc. are introduced into the polymer chain side chains of the above polyphenylene ethers. .
  • polyaryletherketone examples include polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyetheretherketoneketone (PEEKK), and the like.
  • liquid crystal polymer As the liquid crystal polymer (LCP), one or more structures selected from aromatic hydroxycarbonyl units, aromatic dihydroxy units, aromatic dicarbonyl units, aliphatic dihydroxy units, aliphatic dicarbonyl units, etc., which are thermotropic liquid crystal polyesters Examples include (co)polymers composed of units.
  • Fluorine resins include polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy resin (PFA), fluoroethylene propylene resin (FEP), fluoroethylene tetrafluoroethylene resin (ETFE), polyvinyl fluoride (PVF), polyfluoride Examples include vinylidene (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene/chlorotrifluoroethylene resin (ECTFE), and the like.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA perfluoroalkoxy resin
  • FEP fluoroethylene propylene resin
  • ETFE fluoroethylene tetrafluoroethylene resin
  • PVF polyvinyl fluoride
  • PVDF vinylidene
  • PCTFE polychlorotrifluoroethylene
  • ECTFE ethylene/chlorotrifluoroethylene resin
  • ionomer (IO) resins include copolymers of olefins or styrene and unsaturated carboxylic acids, in which some of the carboxyl groups are neutralized with metal ions.
  • olefin/vinyl alcohol resins examples include ethylene/vinyl alcohol copolymers, propylene/vinyl alcohol copolymers, saponified ethylene/vinyl acetate copolymers, and saponified propylene/vinyl acetate copolymers.
  • Cyclic olefin resins include monocyclic compounds such as cyclohexene, polycyclic compounds such as tetracyclopentadiene, and polymers of cyclic olefin monomers.
  • polylactic acid examples include poly-L-lactic acid, which is a homopolymer of L-isomer, poly-D-lactic acid, which is a homopolymer of D-isomer, and stereocomplex-type polylactic acid, which is a mixture thereof.
  • Cellulose resins include methylcellulose, ethylcellulose, hydroxycellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, cellulose acetate, cellulose propionate, and cellulose butyrate.
  • thermosetting resins include unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy (EP) resins, melamine (MF) resins, phenolic resins (PF), urethane resins (PU), polyisocyanates, polyisocyanurates, Polyimide (PI), urea (UF) resin, silicone (SI) resin, furan (FR) resin, benzoguanamine (BR) resin, alkyd resin, xylene resin, bismaleidotriazine (BT) resin, diallyl phthalate resin (PDAP), etc. can be mentioned.
  • unsaturated polyester resins include resins obtained by esterifying an aliphatic unsaturated dicarboxylic acid and an aliphatic diol.
  • vinyl ester resins include bis-based vinyl ester resins and novolak-based vinyl ester resins.
  • epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol M type epoxy resin (4,4′-(1,3-phenylenediisopridiene ) bisphenol type epoxy resin), bisphenol P type epoxy resin (4,4'-(1,4-phenylenediisoprediene) bisphenol type epoxy resin), bisphenol Z type epoxy resin (4,4'-cyclohexidiene bisphenol type epoxy resin), phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, tetraphenol group ethane type novolak type epoxy resin, novolak type epoxy resin having a condensed ring aromatic hydrocarbon structure, biphenyl type epoxy resin, xylylene type epoxy resin and phenyl aralkyl epoxy resins, naphthylene ether epoxy resins, naphthol epoxy resins, naphthalene diol epoxy resins, bifunctional to tetrafunctional epoxy naphthalene
  • Melamine resins include polymers formed by polycondensation of melamine (2,4,6-triamino-1,3,5-triazine) and formaldehyde.
  • Phenolic resins include novolac-type phenolic resins such as phenol novolak resins, cresol novolac resins, and bisphenol A-type novolak resins, resol-type phenol resins such as methylol-type resol resins and dimethylene ether-type resol resins, or arylalkylene-type phenol resins. and the like, and one of them or a combination of two or more of them can be mentioned.
  • Urea resins include resins obtained by condensation of urea and formaldehyde.
  • thermoplastic resin or thermosetting resin may be used alone or in combination of two or more.
  • the glass fiber reinforced resin composition of the present embodiment is used for applications requiring low dielectric properties
  • examples of the resin include epoxy resin, modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polypropylene, fluororesin, liquid crystal polymer (LCP ) is preferred.
  • additives include reinforcing fibers other than glass fibers (e.g., carbon fibers, metal fibers), fillers other than glass fibers (e.g., glass powder, talc, mica), flame retardants, ultraviolet absorbers, and heat stabilizers. agents, antioxidants, antistatic agents, fluidity improvers, antiblocking agents, lubricants, nucleating agents, antibacterial agents, pigments and the like.
  • the glass fiber reinforced resin composition of the present embodiment may be a prepreg obtained by impregnating the glass fiber fabric of the present embodiment with the resin by a method known per se and semi-curing it.
  • the glass fiber reinforced resin composition of the present embodiment can be produced by injection molding, injection compression molding, two-color molding, blow molding, foam molding (including supercritical fluid), insert molding, and in-mold coating molding. , extrusion molding, sheet molding, thermoforming, rotational molding, laminate molding, press molding, blow molding, stamping molding, infusion, hand lay-up, spray-up, resin transfer molding , a sheet molding compound method, a bulk molding compound method, a pultrusion method, a filament winding method, or the like, to obtain various glass fiber reinforced resin molded articles.
  • a glass fiber reinforced resin molded product can also be obtained by curing the prepreg.
  • molded products include, for example, electronic device housings, electronic parts, vehicle exterior members, vehicle interior members, vehicle engine peripheral members, muffler-related members, and high-pressure tanks.
  • a printed wiring board can be mentioned as an electronic component.
  • Vehicle exterior parts include bumpers, fenders, bonnets, air dams, and wheel covers.
  • Vehicle interior materials include door trims and ceiling materials.
  • Vehicle engine peripherals include oil pans, engine covers, intake manifolds, exhaust manifolds, and the like.
  • muffler-related members examples include muffling members.
  • the glass fiber of the present embodiment can also be suitably used as a reinforcing material for inorganic materials such as gypsum and cement, in addition to the glass fiber reinforced resin composition of the present embodiment.
  • gypsum in particular, gypsum board with a thickness of 4 to 60 mm
  • the glass fiber having the glass composition in the above range is 0.1 to 4.0 with respect to the total mass of gypsum. It can be contained in the range of % by mass.
  • glass raw materials were mixed so that the glass composition after melting and solidification would be each composition of Examples 1 to 4 shown in Table 1 and Comparative Examples 1 to 10 shown in Tables 2 and 3, A glass batch was obtained.
  • the glass batches corresponding to the glass compositions for glass fibers of Examples 1 to 4 or Comparative Examples 1 to 10 are placed in a platinum crucible with a diameter of 80 mm, melted at 1550 ° C. for 4 hours and 1650 ° C. for 2 hours, and the crucible to obtain homogeneous glass bulk and glass cullet. Then, the obtained glass bulk and glass cullet were annealed at 620° C. for 8 hours to obtain test pieces. The obtained test pieces were evaluated for dielectric constant and dielectric loss tangent by the methods described below. Also, using the glass cullet obtained in the process of preparing the test piece, the water resistance was evaluated by the method shown below.
  • the working temperature range was calculated by the method shown below.
  • the results of Examples 1 to 4 are shown in Table 1
  • the results of Comparative Examples 1 to 5 are shown in Table 2
  • the results of Comparative Examples 6 to 10 are shown in Table 3, respectively.
  • the glass cullet obtained as described above is placed in a small cylindrical platinum bushing having one circular nozzle tip at the bottom of the container, heated to a predetermined temperature and melted, and then discharged from the nozzle tip.
  • the glass was wound around a stainless steel collet at a predetermined speed and then cooled and solidified while being stretched to obtain a glass fiber having a perfectly circular cross section and a fiber diameter of 13 ⁇ m.
  • About 1 g of the obtained glass fiber (test glass fiber) was collected from the collet, dried at 120° C. for 1 hour, and the mass (mass before operation) was measured.
  • the test glass fibers were then placed in 100 ml of distilled water at 80° C. for 24 hours. After that, the test glass fiber was placed on a wire mesh having an opening of about 150 ⁇ m, washed with distilled water, dried at 120° C. for 1 hour, and the mass (mass after operation) was measured.
  • the mass reduction rate (100 x (1-(mass after operation/mass before operation)) was calculated from the mass before operation and the mass after operation. If the mass reduction rate is 2.0% or less and almost no glass fiber components are eluted in water, it is regarded as OK. I made a thing NG.
  • the test piece was polished to prepare a polished test piece of 80 mm ⁇ 3 mm (thickness 1 mm). Next, the obtained polished test piece was dried completely and then stored in a room at 23° C. and humidity of 60% for 24 hours. Then, the dielectric constant (dielectric constant Dk ) and dielectric loss tangent (dissipation factor Df) were measured.
  • the glass cullet is pulverized, and 40 g of glass particles with a particle size of 0.5 to 1.5 mm are placed in a platinum boat of 180 x 20 x 15 mm, and placed in a tubular electric furnace with a temperature gradient of 1000 to 1400°C for 8 hours. After heating as described above, it was taken out from the tubular electric furnace and observed with a polarizing microscope to identify the position where glass-derived crystals (devitrification) began to precipitate. The temperature in the tubular electric furnace was actually measured using a B thermocouple, and the temperature at the position where the crystals began to precipitate was obtained and taken as the liquidus temperature.
  • the working temperature range was calculated from the difference between the 1000 poise temperature and the liquidus temperature.
  • SiO 2 in the range of 59.00 to 65.00% by mass
  • B 2 O 3 in the range of 16.00 to 26.00% by mass
  • 0-5.00% by weight of CaO 0-4.00% by weight of MgO
  • 0-6.00% by weight of SrO in the range of 0.10 to 5.00 wt .
  • TiO is less than 0.20% by mass, the total content of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O is less than 1.00% by mass, and the total content (% by mass) of CaO, MgO and SrO 2 (TiO 2 /(CaO+MgO+SrO)) is in the range of 0.66 to 4.00, and the SiO 2 content (mass%) SI and the Al 2 O 3 content
  • the rate (% by mass) A satisfies the formula (1), excellent water resistance and a dielectric constant of 4.2 in a high frequency range at a measurement frequency of 10 GHz were obtained. It is clear from the following that a glass fiber with excellent dielectric properties such as a dielectric loss tangent of 0.0011 or less can be obtained, and itself can be provided with a sufficient working temperature range of 26° C. or higher.
  • the content of SiO2 is less than 59.00% by mass
  • the content of B2O3 is more than 26.00 % by mass
  • the content of Al2O3 is According to the glass composition for glass fibers of Comparative Example 1, in which the content of TiO 2 is less than 7.00% by mass and the content of TiO 2 is less than 0.10% by mass, glass fibers having sufficient water resistance can be obtained. It is clear that you cannot.
  • the content of SiO2 is less than 59.00% by mass
  • the content of B2O3 is more than 26.00 % by mass
  • the content of Al2O3 is 7.00% by mass, based on the total amount of the glass composition for glass fiber. It is clear that even in the glass composition for glass fiber of Comparative Example 2, which has a content of less than 00% by mass, a glass fiber having sufficient water resistance cannot be obtained.
  • the content of SiO2 is less than 59.00% by mass
  • the content of B2O3 is more than 26.00 % by mass
  • the content of Al2O3 is 7.00% by mass, based on the total amount of the glass composition for glass fiber. It is clear that even in the glass composition for glass fiber of Comparative Example 3, which has a content of less than 00% by mass, a glass fiber having sufficient water resistance cannot be obtained.
  • the content of SiO2 is less than 59.00% by mass
  • the content of B2O3 is more than 26.00 % by mass
  • the content of Al2O3 is 7.00% by mass, based on the total amount of the glass composition for glass fiber.
  • 00% by mass and the content of TiO 2 is more than 5.00% by mass, glass fibers with sufficient water resistance cannot be obtained in the glass composition for glass fibers of Comparative Example 4. , it is clear that crystallization occurs.
  • the glass for glass fiber of Comparative Example 5 which has a SiO 2 content of less than 59.00% by mass and a B 2 O 3 content of more than 26.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber It is clear that it is not possible to obtain glass fibers with sufficient water resistance even in the composition.
  • the content of SiO 2 is less than 59.00% by mass and the content of Al 2 O 3 is more than 14.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, and the formula (1 ) is more than 4.65, it is clear that in the glass composition for glass fiber of Comparative Example 6, a glass fiber having sufficient water resistance cannot be obtained, and phase separation occurs. .
  • the glass for glass fiber of Comparative Example 7 which has a SiO 2 content of less than 59.00% by mass and a B 2 O 3 content of more than 26.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber It is clear that it is not possible to obtain glass fibers with sufficient water resistance even in the composition.
  • the content of Al 2 O 3 is more than 14.00% by mass with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber, and according to the glass composition for glass fiber of Comparative Example 8, it does not have a sufficient working temperature range. , it is clear that it is not possible to obtain glass fibers with a sufficiently low dielectric loss tangent in the high frequency range of the measurement frequency of 10 GHz.
  • the ratio of the content (% by mass) of TiO 2 to the total content (% by mass) of CaO, MgO and SrO with respect to the total amount of the glass composition for glass fiber is less than 0.66. According to the glass composition for glass fiber of Comparative Example 10, it is clear that a glass fiber having sufficient water resistance and a sufficiently low dielectric loss tangent in the high frequency region of the measurement frequency of 10 GHz cannot be obtained.

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Abstract

優れた耐水性及び誘電特性を備えるガラス繊維を得ることができ、十分な作業温度範囲を備えるガラス組成物を提供する。59.00~65.00質量%のSiO2、16.00~26.00質量%のB2O3、7.00~14.00質量%のAl2O3、0~5.00質量%のCaO、0~4.00質量%のMgO、0~6.00質量%のSrO、0.10~5.00質量%のTiO2、合計0~2.00質量%のF2及びCl2、0.20質量%未満のP2O5、合計1.00質量%未満Na2O、K2O及びLi2Oを含み、CaO、MgO及びSrOの合計含有率に対するTiO2の含有率の割合(TiO2/(CaO+MgO+SrO))が0.66~4.00で、SiO2の含有率SI及びAl2O3の含有率Aが次式(1)を満たす。 1.00 ≦ 1000×A/SI2 ≦ 4.65 ・・・(1)

Description

ガラス繊維用ガラス組成物、ガラス繊維、ガラス繊維織物及びガラス繊維強化樹脂組成物
 本発明は、ガラス繊維用ガラス組成物、ガラス繊維、ガラス繊維織物、及び、ガラス繊維強化樹脂組成物に関する。
 ガラス繊維は、所望の組成を有するガラス繊維用ガラス組成物となるように調合されたガラス原料をガラス溶融炉で溶融して溶融ガラス(ガラス繊維用ガラス組成物の溶融物)とし、該溶融ガラスを数個から数千個のノズルチップを形成したノズルプレートを有する容器(ブッシング)から吐出し、高速で巻き取ることにより引き伸ばしながら冷却し、固化して繊維状とする(以下、この操作を「紡糸」と言うことがある)ことにより製造されている。前記ブッシングは、例えば、白金等の貴金属により形成されている。
 従来、ガラス繊維は、樹脂成形品の強度を向上させるために種々の用途で広く用いられており、該樹脂成形品は、サーバー、スマートフォンやノートパソコン等の電子機器の筐体又は部品に用いられている。
 一般に、ガラスは交流電流に対してエネルギーを熱として吸収するので、前記樹脂成形品を前記電子機器の筐体又は部品に用いると、該樹脂成形品が発熱するという問題がある。
 ここで、ガラスに吸収される誘電損失エネルギーはガラスの成分及び構造により定まる誘電率及び誘電正接に比例し、下記式(A)で表される。
 W=kfv×ε1/2×tanδ    ・・・(A)
 ここで、Wは誘電損失エネルギー、kは定数、fは周波数、vは電位傾度、εは誘電率、tanδは誘電正接を表す。前記式(A)から、誘電率及び誘電正接が大きい程、また周波数が高い程、誘電損失が大きくなり、前記樹脂成形品の発熱が大きくなることがわかる。
 近年、前記電子機器に用いられる交流電流の周波数(前記式(A)のf)が高くなっていることを受けて、誘電損失エネルギーを低減するために、前記電子機器の筐体又は部品に用いられるガラス繊維に、より低い誘電率及びより低い誘電正接を備えることが求められている。特に、1/2乗される誘電率よりも、前記式(A)に与える影響が大きいことから、低い誘電正接を備えることが求められている。
 かかる事情に鑑み、本出願人は、低誘電率及び低誘電正接を備え、かつ、分相の発生が抑制され、さらに、高温での粘性が低減された、ガラス繊維用ガラス組成物として、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、52.0~59.5質量%の範囲のSiOと、17.5~25.5質量%の範囲のBと、9.0~14.0質量%の範囲のAlと、0.5~6.0質量%の範囲のSrOと、1.0~5.0質量%の範囲のMgOと、1.0~5.0質量%の範囲のCaOと、合計で0.1~2.5質量%の範囲のF及びClとを含む、ガラス繊維用ガラス組成物を提案している(特許文献1参照)。
特許第6468409号公報
 一方、特に10GHz程度の高周波数領域で、より低い誘電率及びより低い誘電正接を備えるガラス繊維を得ることができるガラス繊維用ガラス組成物が求められており、かかる課題を達成するために、ガラス繊維用ガラス組成物において、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対するAl及びアルカリ土類金属酸化物(CaO、MgO及びSrO)の含有率を低減させ、その分SiO及びBの含有率を高めることが考えられる。
 しかしながら、前記ガラス繊維用ガラス組成物において、Al及びアルカリ土類金属酸化物の含有率を代償として、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対するSiO及びBの含有率を高めると、1000ポイズ温度と液相温度との差で表される作業温度範囲が狭まり、ガラス繊維製造性が低下する、又は、ガラス繊維の耐水性が悪化し、ガラスの加水分解によりガラス繊維表面に析出した異物により誘電特性が悪化したり、ガラス繊維の強度が大幅に低下したりするという不都合がある。
 本発明は、かかる不都合を解消して、優れた耐水性と、高周波数領域における優れた誘電特性(低い誘電率及び低い誘電正接)とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体十分な作業温度範囲を備えることができる、ガラス繊維用ガラス組成物を提供することを目的とする。
 かかる目的を達成するために、本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、59.00~65.00質量%の範囲のSiOと、16.00~26.00質量%の範囲のBと、7.00~14.00質量%の範囲のAlと、0~5.00質量%の範囲のCaOと、0~4.00質量%の範囲のMgOと、0~6.00質量%の範囲のSrOと、0.10~5.00質量%の範囲のTiOと、合計で0~2.00質量%の範囲のF及びClとを含み、Pの含有率が0.20質量%未満であり、NaO、KO及びLiOの合計含有率が1.00質量%未満であり、前記CaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/(CaO+MgO+SrO))が0.66~4.00の範囲にあり、前記SiOの含有率(質量%)SI及び前記Alの含有率(質量%)Aが次式(1)を満たすことを特徴とする。
  1.00 ≦ 1000×A/SI ≦ 4.65 ・・・(1)
 本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、SiOと、Bと、Alと、CaOと、MgOと、SrOと、TiOと、F及びClと、Pと、NaO、KO及びLiOとを上述の範囲で含み、CaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/(CaO+MgO+SrO))が0.66~4.00の範囲にあり、前記SiOの含有率(質量%)SI及び前記Alの含有率(質量%)Aが前記式(1)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域における優れた誘電特性(低い誘電率及び低い誘電正接)とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体十分な作業温度範囲を備えることができる。
 なお、ここで、本発明のガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維が、低い誘電率を備えるとは、誘電率が、測定周波数10GHzにおいて4.2以下であることを意味し、低い誘電正接を備えるとは、誘電正接が、測定周波数10GHzにおいて0.0011以下であることを意味する。
 また、本発明のガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維が、優れた耐水性を示すとは、次の耐水性の評価方法により評価したときに、質量減少率が2.0%以下であり、水中においてもガラス繊維の成分がほぼ溶出しないことを意味する。
 耐水性の評価方法では、まず、溶融固化後のガラス組成が所定のガラス繊維用ガラス組成となるようにガラス原料を混合して得られたガラスバッチを、80mm径の白金ルツボに入れ、1550℃で4時間、1650℃で2時間溶融し、ルツボから取り出して得られる、均質なガラスカレットを容器底部に1つの円形ノズルチップを有する小型の筒型白金製ブッシング内に入れ、所定の温度に加熱して溶融したのち、ノズルチップから吐出した溶融ガラスを所定の速度でステンレス製コレットに巻き取ることにより引き伸ばしながら冷却固化して、真円状の円形断面を備える、繊維径13μmのガラス繊維を得る。次に、得られたガラス繊維約1g(試験用ガラス繊維)をコレットから採取し、120℃で1時間乾燥させ、質量(操作前質量)を測定する。次いで、試験用ガラス繊維を100mlの蒸留水中に、80℃にて24時間静置した後、該試験用ガラス繊維をおよそ150μmの目穴の開いた金網に取り、蒸留水で洗浄したのち、120℃で1時間乾燥させ、質量(操作後質量)を測定する。そして、前記操作前質量及び操作後質量より、質量減少率(100×(1-(操作後質量/操作前質量)))を算出する。
 また、本発明のガラス繊維用ガラス組成物が、十分な作業温度範囲を備えるとは、作業温度範囲が20℃以上であることを意味する。なお、作業温度範囲の上限は、特に限定されないが、例えば、500℃以下、好ましくは、450℃以下、より好ましくは400℃以下である。
 また、本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、前記SiOの含有率(質量%)SI、前記Bの含有率(質量%)B、前記Alの含有率(質量%)A、前記CaOの含有率(質量%)C、前記MgOの含有率(質量%)M、前記SrOの含有率(質量%)SR、前記TiOの含有率(質量%)T、及び、前記FとClとの合計含有率(質量%)Fが好ましくは次式(2)を満たし、より好ましくは次式(3)を満たし、さらに好ましくは次式(4)を満たし、特に好ましくは次式(4)を満たす。
  204.00 ≦ Si×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 422.40 ・・・(2)
  244.00 ≦ Si×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 410.00 ・・・(3)
  308.50 ≦ Si×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 400.50 ・・・(4)
  339.60 ≦ Si×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 377.80 ・・・(5)
 また、本発明は、前記いずれかのガラス繊維用ガラス組成物からなることを特徴とする、ガラス繊維、該ガラス繊維を含むことを特徴とする、ガラス繊維織物、又は、該ガラス繊維を含むことを特徴とする、ガラス繊維強化樹脂組成物にもある。
 本発明のガラス繊維は、例えば、前述の本発明のガラス繊維用ガラス組成物を溶融し、得られた溶融物を1~8000個のノズルチップ又は孔を形成したノズルプレートを有するブッシングから吐出し、高速で巻き取ることにより引き伸ばしながら冷却し、固化して繊維状に形成することで得ることができる。したがって、本発明のガラス繊維は、前述の本発明のガラス繊維用ガラス組成物と同一のガラス組成を備える。
 次に、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、59.00~65.00質量%の範囲のSiOと、16.00~26.00質量%の範囲のBと、7.00~14.00質量%の範囲のAlと、0~5.00質量%の範囲のCaOと、0~4.00質量%の範囲のMgOと、0~6.00質量%の範囲のSrOと、0.10~5.00質量%の範囲のTiOと、合計で0~2.00質量%の範囲のF及びClとを含み、Pの含有率が0.20質量%未満であり、NaO、KO及びLiOの合計含有率が1.00質量%未満であり、前記CaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/(CaO+MgO+SrO))が0.66~4.00の範囲にあり、前記SiOの含有率(質量%)SI及び前記Alの含有率(質量%)Aが次式(1)を満たす。
  1.00 ≦ 1000×A/SI ≦ 4.65 ・・・(1)
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、SiOと、Bと、Alと、CaOと、MgOと、SrOと、TiOと、F及びClと、Pと、NaO、KO及びLiOとを上述の範囲で含み、CaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/(CaO+MgO+SrO))が0.66~4.00の範囲にあり、前記SiOの含有率(質量%)SI及び前記Alの含有率(質量%)Aが前記式(1)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域における優れた誘電特性(低い誘電率及び低い誘電正接)とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体十分な作業温度範囲を備えることができる。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が59.00質量%未満であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の機械的強度が大きく低下し、該ガラス繊維が有する、ガラス繊維強化樹脂組成物における補強材としての機能が損なわれる。また、該ガラス繊維が酸性環境下におかれた際に劣化し易くなる。一方、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が65.00質量%超であると、高温での粘性が高くなるため、ガラス原材料を溶融させる温度が高くなり、製造コストの観点から、工業的なガラス繊維製造に適さなくなる。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が、好ましくは、59.20~64.50質量%の範囲であり、より好ましくは、59.30~64.00質量%の範囲であり、さらに好ましくは、59.40~63.50質量%の範囲であり、特に好ましくは、59.50~63.00質量%の範囲であり、殊に好ましくは、59.60~62.80質量%の範囲であり、最も好ましくは、60.10~62.60質量%の範囲である。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Bの含有率が16.00質量%未満であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電正接を十分に低減することができない。一方、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Bの含有率が26.00質量%超であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維に分相が発生し、ガラス繊維の化学的耐久性が低下するおそれがある。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Bの含有率が、好ましくは、18.00~24.90質量%の範囲であり、より好ましくは、19.00~24.50質量%の範囲であり、さらに好ましくは、19.60~24.00質量%の範囲であり、特に好ましくは、20.10~23.50質量%の範囲であり、最も好ましくは、20.50~23.00質量%の範囲である。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Alの含有率が7.00質量%未満であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維に分相が発生し、ガラス繊維の化学的耐久性が低下するおそれがある。一方、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Alの含有率が14.00質量%超であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電正接を十分に低減することができない。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Alの含有率が、好ましくは、7.20~13.50質量%の範囲であり、より好ましくは、7.40~13.00質量%の範囲であり、さらに好ましくは、7.60~12.50質量%の範囲であり、特に好ましくは、7.80~12.00質量%の範囲であり、殊に好ましくは、8.00~11.80質量%の範囲であり、最も好ましくは、8.20~9.90質量%の範囲である。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、CaOの含有率が5.00質量%超であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電正接を十分に低減することができない。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、CaOの含有率が、好ましくは、0.60~4.80質量%の範囲であり、より好ましくは、1.10~4.60質量%の範囲であり、さらに好ましくは、1.60~4.40質量%の範囲であり、特に好ましくは、1.80~4.20質量%の範囲であり、殊に好ましくは、2.00~4.00質量%の範囲であり、最も好ましくは、2.10~3.60質量%の範囲である。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、MgOの含有率が4.00質量%超であると、該ガラス繊維用ガラス組成物の溶融物に脈理が発生し、紡糸中のガラス繊維切断が生じ易くなるおそれがあり、また、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の耐水性が悪化するおそれがある。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、MgOの含有率が、好ましくは、3.00質量%未満の範囲であり、より好ましくは、2.00質量%未満の範囲であり、さらに好ましくは、1.50質量%未満の範囲であり、特に好ましくは、1.00質量%未満の範囲であり、殊に好ましくは、0.95質量%未満の範囲であり、最も好ましくは0.50質量%未満の範囲である。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SrOの含有率が6.00質量%超であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電特性が悪化し、目標の誘電特性を満たすことができない。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SrOの含有率が、好ましくは、4.00質量%未満の範囲であり、より好ましくは、3.00質量%未満の範囲であり、さらに好ましくは、2.00質量%未満の範囲であり、特に好ましくは、1.00質量%未満の範囲であり、殊に好ましくは0.50質量%未満の範囲であり、最も好ましくは0.45質量%未満の範囲である。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、TiOの含有率が0.10質量%未満であると、高温での粘性が高くなるため、ガラス原材料を溶融させる温度が高くなり、製造コストの観点から、工業的なガラス繊維製造に適さなくなる。一方、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、TiOの含有率が5.00質量%超であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電正接を十分に低減することができず、また、ガラス繊維用ガラス組成物の液相温度が大幅に増加するため、安定したガラス繊維の製造を行うことができなくなる。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、TiOの含有率が、好ましくは、0.60~4.90質量%の範囲であり、より好ましくは、1.60~4.70質量%の範囲であり、さらに好ましくは、2.10~4.60質量%の範囲であり、特に好ましくは、2.50~4.50質量%の範囲であり、最も好ましくは、2.80~4.40質量%の範囲である。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、F及びClの含有率が合計で2.00質量%超であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の化学的耐久性が低下する。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、F及びClの含有率が、合計で、好ましくは、0.10~1.80質量%の範囲であり、より好ましくは、0.30~1.60質量%の範囲であり、さらに好ましくは、0.50~1.50質量%の範囲である。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Pの含有率が0.20質量%超であり、かつ、SiOの含有率が前述の範囲であると、Pを含有することが、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電特性の向上に寄与せず、一方、該ガラス繊維の分相の発生が抑えられなくなり、該ガラス繊維の化学的耐久性が悪化する。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Pの含有率が、好ましくは、0.10質量%未満の範囲であり、より好ましくは、0.05質量%未満の範囲である。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、NaO、KO及びLiOの合計の含有率が1.00質量%超であると、該ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電特性が大きく悪化し、目標の誘電特性を満たすことができない。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、NaO、KO及びLiOの合計の含有率が、好ましくは、0.80質量%未満の範囲であり、より好ましくは、0.50質量%未満の範囲であり、さらに好ましくは、0.20質量%未満の範囲であり、特に好ましくは、0.10質量%未満の範囲であり、最も好ましくは0.05質量%未満の範囲である。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記CaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/(CaO+MgO+SrO))が0.66未満であると、アルカリ土類金属の酸化物を含むことに起因する誘電正接の悪化を十分に抑えることができないため、ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電正接を十分に低減できず、また、該ガラス繊維の耐水性が悪化するおそれがある。4.00超であると、ガラス中の脈理の発生が抑えられず、また、液相温度が大きく増加し安定したガラス繊維の製造を行うことができない。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記CaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/(CaO+MgO+SrO))が、好ましくは、0.67~2.15の範囲であり、より好ましくは、0.85~2.00の範囲であり、さらに好ましくは、0.90~1.80の範囲であり、特に好ましくは、0.95~1.70の範囲であり、最も好ましくは、0.98~1.60の範囲である。
 ここで、前記CaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合は、中間酸化物であるTiOを含むことによる、ガラス繊維用ガラス組成物の液相温度の上昇に伴うガラス繊維製造安定性の悪化及び誘電正接の低減と、網目修飾酸化物であるアルカリ土類金属の酸化物を含むことによる、ガラス繊維用ガラス組成物の液相温度の低下に伴うガラス繊維製造安定性の向上及び誘電正接・耐水性の悪化との均衡を表現しているものと推定される。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記式(1)の値が1.00未満であると、ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の耐水性の悪化、並びに、ガラス繊維用ガラス組成物の高温での粘性が高くなることに伴うガラス繊維製造コスト増加及びガラス繊維製造過程における毛羽発生数増加によるガラス繊維製造性の悪化を抑えられない。一方、前記式(1)の値が、4.65超であると、ガラス繊維用ガラス組成物の液相温度の増加に伴うガラス繊維製造安定性の悪化、及び、ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電特性の悪化が抑えられない。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記式(1)の値が、好ましくは、1.50~4.50の範囲であり、より好ましくは、1.80~4.20の範囲であり、さらに好ましくは、2.00~4.00の範囲であり、特に好ましくは、2.05~3.80の範囲であり、殊に好ましくは、2.10~3.60の範囲であり、最も好ましくは、2.11~3.35の範囲である。
 ここで、前記式(1)において、Alの含有率Aが高い程、ガラス繊維用ガラス組成物の高温での粘性が低減され、ガラス繊維製造コストの低減につながる傾向がある。しかし、この値が高くなりすぎると、ムライト系結晶の発生が促進され、ガラス繊維用ガラス組成物の液相温度の上昇に伴うガラス繊維製造安定性の悪化、及び、ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電特性の悪化が抑えられなくなる傾向がある。一方、この値が低い程、ガラス繊維用ガラス組成物の液相温度の低下に伴うガラス繊維製造安定性の向上、及び、ガラス繊維用ガラス組成物の誘電特性の向上が得られる傾向がある。しかし、この値が低すぎると、ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の耐水性が悪化し、また、該ガラス繊維の強度の低下に伴って、ガラス繊維製造の障害となる毛羽が発生し易くなる傾向がある。また、SiOの含有率SIが高い程、ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電特性が向上するが、ガラス繊維用ガラス組成物の高温での粘性が上昇し、ガラス繊維製造コストが増加する傾向がある。一方、この値が低い程、ガラス繊維用ガラス組成物の高温での粘性が低減され、ガラス繊維製造コストの低減につながるが、ガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の誘電特性が悪化する傾向がある。したがって、前記式(1)は、ガラス繊維用ガラス組成物の総合的なガラス繊維製造性と、ガラス繊維用ガラス組成物から得られる誘電特性との均衡を表現しているものと推定される。なお、前記毛羽が発生し易くなる傾向は、ガラス繊維をガラス繊維製品(例えば、ガラス繊維織物、チョップドストランド、ロービング)に加工する際にも障害となる。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記SiOの含有率(質量%)SI、前記Bの含有率(質量%)B、前記Alの含有率(質量%)A、前記CaOの含有率(質量%)C、前記MgOの含有率(質量%)M、前記SrOの含有率(質量%)SR、前記TiOの含有率(質量%)T、及び、前記FとClとの合計含有率(質量%)Fが好ましくは次式(2)を満たし、より好ましくは次式(3)を満たし、さらに好ましくは次式(4)を満たし、特に好ましくは次式(5)を満たす。
  204.00 ≦ SI×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 422.40 ・・・(2)
  244.00 ≦ SI×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 410.00 ・・・(3)
  308.50 ≦ SI×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 400.50 ・・・(4)
  339.60 ≦ SI×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 377.80 ・・・(5)
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記SI、B、A、C、M、SR、T、及び、Fが式(2)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域における優れた誘電特性とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体十分な作業温度範囲を備えることができる。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記SI、B、A、C、M、SR、T、及び、Fが式(3)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域におけるより優れた誘電特性とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体十分な作業温度範囲を備えることができる。ここで、前記ガラス繊維がより優れた誘電特性を備えるとは、測定周波数10GHzにおける誘電率が4.1以下であり、誘電正接が0.0010以下であることを意味する。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記SI、B、A、C、M、SR、T、及び、Fが式(4)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域におけるより優れた誘電特性とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体120℃以上の優れた作業温度範囲を備えることができる。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記SI、B、A、C、M、SR、T、及び、Fが式(5)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域における極めて優れた誘電特性とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体200℃以上のより優れた作業温度範囲を備えることができる。ここで、前記ガラス繊維が極めて優れた誘電特性を備えるとは、測定周波数10GHzにおける誘電率が4.0以下であり、誘電正接が0.0010未満であることを意味する。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、CaO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するMgOの含有率(質量%)の割合(MgO/(CaO+SrO))が、例えば、0.60未満の範囲であることにより、MgOが促進するガラス繊維用ガラス組成物から得られるガラス繊維の分相の発生を抑制しながら、ガラス繊維用ガラス組成物の高温での粘性を低下させ、また、ガラス繊維用ガラス組成物の液相温度を低下させることで、ガラス繊維用ガラス組成物の総合的なガラス繊維製造性の向上に寄与することができる。本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、CaO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するMgOの含有率(質量%)の割合(MgO/(CaO+SrO))が、好ましくは、0.40未満の範囲であり、より好ましくは、0.30未満の範囲であり、さらに好ましくは、0.20未満の範囲であり、特に好ましくは、0.10未満の範囲であり、最も好ましくは、0.05未満の範囲である。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、Alの含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/Al)が、例えば、0.24~0.72の範囲であることにより、TiOが促進する結晶発生に伴う、ガラス繊維用ガラス組成物の液相温度の上昇を抑制しながら、TiOを含有することによる誘電正接の低減効果と、Alを含有することによる耐水性の向上効果を両立させることができる。本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、Alの含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/Al)が、好ましくは、0.28~0.56の範囲であり、より好ましくは、0.29~0.50の範囲であり、さらに好ましくは、0.30~0.45の範囲であり、最も好ましくは、0.35~0.44の範囲である。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記B、A、C、M、SR、T、F及び前記Pの含有率(質量%)Pが次式(6)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域における優れた誘電特性とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体十分な作業温度範囲を備えることができる。
  1.08 ≦ {2×(0.72×C+M+0.39×SR)-1.06×F}×(B/1.2+A/1.7+P/1.3+T/4.7)/(1.37×B/1.2+1.77×A/1.7+1.63×P/1.3+1.96×T/4.7) ≦ 2.34 ・・・(6)
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記B、A、C、M、SR、T、F及びPが、好ましくは、次式(7)を満たし、さらに好ましくは、次式(8)を満たし、特に好ましくは次式(9)を満たす。
  1.47 ≦ {2×(0.72×C+M+0.39×SR)-1.06×F}×(B/1.2+A/1.7+P/1.3+T/4.7)/(1.37×B/1.2+1.77×A/1.7+1.63×P/1.3+1.96×T/4.7) ≦ 2.33 ・・・(7)
  1.47 ≦ {2×(0.72×C+M+0.39×SR)-1.06×F}×(B/1.2+A/1.7+P/1.3+T/4.7)/(1.37×B/1.2+1.77×A/1.7+1.63×P/1.3+1.96×T/4.7) ≦ 2.32 ・・・(8)
  2.14 ≦ {2×(0.72×C+M+0.39×SR)-1.06×F}×(B/1.2+A/1.7+P/1.3+T/4.7)/(1.37×B/1.2+1.77×A/1.7+1.63×P/1.3+1.96×T/4.7) ≦ 2.32 ・・・(9)
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記B、A、C、M、SR、T、F及びPが前記式(7)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域におけるより優れた誘電特性とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体十分な作業温度範囲を備えることができる。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記B、A、C、M、SR、T、F及びPが前記式(8)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域におけるより優れた誘電特性とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体120℃以上の優れた作業温度範囲を備えることができる。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、前記B、A、C、M、SR、T、F及びPが前記式(9)を満たすことにより、優れた耐水性と、高周波数領域における極めて優れた誘電特性とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体200℃以上のより優れた作業温度範囲を備えることができる。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、0~3.00質量%の範囲でZnOを含んでもよい。本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物がZnOを含む場合、ZnOの含有率が3.00質量%超であると、失透物が発生し易くなり、安定したガラス繊維製造ができなくなる。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物がZnOを含む場合、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対するZnOの含有率は、好ましくは、2.50質量%以下であり、より好ましくは、1.50質量%以下であり、さらに好ましくは0.50質量%以下である。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、0~3.00質量%の範囲でMnOを含んでもよい。本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物がMnOを含む場合、MnOの含有率が3.00質量%超であると、誘電特性が悪化し、所望の誘電特性を得ることができない。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物がMnOを含む場合、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対するMnOの含有率は、好ましくは2.50質量%以下であり、より好ましくは1.50質量%以下であり、さらに好ましくは0.50質量%以下である。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、0質量%以上1.00質量%以下の範囲でFeを含んでもよい。本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物がFeを含む場合、ガラス繊維中に含まれる気泡を抑制するという観点からは、Feの含有率を0.10質量%以上0.60質量%以下の範囲とすることが有効である。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、0質量%以上1.00質量%以下の範囲でSnOを含んでもよい。本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物がSnOを含む場合、ガラス繊維中に含まれる気泡を抑制するという観点からは、SnOの含有率を0.10質量%以上0.60質量%以下の範囲とすることが有効である。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物において、ZrOの含有率が、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、0.50質量%未満であれば、ZrOを含んでもよい。ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、ZrOの含有率が0.50質量%以上であると、失透物が発生し易くなり、安定したガラス繊維製造ができなくなる。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物がZrOを含む場合、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、ZrOの含有率は、好ましくは0.45質量%未満の範囲であり、より好ましくは、0.40質量%未満の範囲であり、さらに好ましくは、0.20質量%未満の範囲であり、特に好ましくは、0.10質量%未満の範囲であり、最も好ましくは、0.05質量%未満の範囲である。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物において、Crの含有率が、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、0.05質量%未満であれば、Crを含んでもよい。ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Crの含有率が0.05質量%以上であると、失透物が発生し易くなり、安定したガラス繊維製造ができなくなる。
 また、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、原材料に起因する不純物として、Ba、Co、Ni、Cu、Mo、W、Ce、Y、La、Bi、Gd、Pr、Sc、又は、Ybの酸化物を合計で、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、1.00質量%未満含んでもよい。特に本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物が、不純物として、BaO、CeO、Y、La、Bi、Gd、Pr、Sc、又はYbを含む場合、その含有率はそれぞれ独立に、好ましくは、0.40質量%未満であり、より好ましくは、0.20質量%未満であり、さらに好ましくは、0.10質量%未満であり、特に好ましくは、0.05質量%未満であり、最も好ましくは、0.01質量%未満である。
 なお、本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物において、前述した各成分の含有率は、軽元素であるLiについてはICP発光分光分析装置を用いて測定を行うことができ、その他の元素は波長分散型蛍光X線分析装置を用いて測定を行うことができる。
 測定方法としては、初めにガラスバッチ(ガラス原料を混合して調合したもの)、又は、ガラス繊維(ガラス繊維表面に有機物が付着している場合、又は、ガラス繊維が有機物(樹脂)中に主に強化材として含まれている場合には、例えば、300~650℃のマッフル炉で0.5~24時間程度加熱する等して、有機物を除去してから用いる)を白金ルツボに入れ、電気炉中で、ガラスバッチにおいては1550℃で4時間、1650℃で2時間保持して撹拌を加えながら溶融させることにより、ガラス繊維においては1550℃の温度に6時間保持して撹拌を加えながら溶融させることにより、均質な溶融ガラスを得る。次に、得られた溶融ガラスをカーボン板上に流し出してガラスカレットを作製した後、粉砕し粉末化してガラス粉末とする。軽元素であるLiについては得られたガラス粉末を酸で加熱分解した後、ICP発光分光分析装置を用いて定量分析する。その他の元素は前記ガラス粉末をプレス機で円盤状に成形した後、波長分散型蛍光X線分析装置を用いて定量分析する。波長分散型蛍光X線分析装置を用いた定量分析は、具体的には、ファンダメンタルパラメーター法によって測定した結果をもとに検量線用試料を作製し、検量線法により分析することができる。なお、検量線用試料における各成分の含有量は、ICP発光分光分析装置によって定量分析することができる。これらの定量分析結果を酸化物換算して各成分の含有量及び全量を計算し、これらの数値から前述した各成分の含有率を求めることができる。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物は、溶融固化後において前述の組成となるように調合されたガラス原料(ガラスバッチ)を溶融した後、冷却して固化することにより得ることができる。
 本実施形態のガラス繊維用ガラス組成物から、本実施形態のガラス繊維を形成する際には、まず、前述のように調合したガラス原料をガラス溶融炉に供給し、前記1000ポイズ温度以上の温度域、具体的には1400℃~1700℃の範囲の温度で溶融する。そして、前記温度に溶融された溶融ガラスを、所定の温度に制御された、1~8000個のノズルチップ又は孔から吐出し、高速で巻き取ることにより引き伸ばしながら冷却し、固化することによりガラス繊維が形成される。
 ここで、1個のノズルチップ又は孔から吐出され、冷却・固化されたガラス単繊維(ガラスフィラメント)は、通常、真円形の断面形状を有し、3.0~35.0μmの直径を有する。低い誘電特性を求められる用途には、前記ガラスフィラメントは、3.0~6.0μmの直径を有することが好ましく、3.0~4.5μmの範囲の直径を有することがより好ましい。一方、前記ノズルチップが、非円形形状を有し、溶融ガラスを急冷する突起部や切欠部を有する場合には、温度条件を制御することで、非円形(例えば、楕円形、長円形)の断面形状を有するガラスフィラメントが得られる。ガラスフィラメントが楕円形又は長円形の断面形状を有する場合、断面形状の短径に対する長径の比(長径/短径)は、例えば、2.0~10.0の範囲にあり、断面積を真円に換算したときの繊維径(換算繊維径)が3.0~35.0μmの範囲にある。
 本実施形態のガラス繊維は、通常、前記ガラスフィラメントが、10~8000本集束されたガラス繊維束(ガラスストランド)の形状をとり、1~10000tex(g/km)の範囲の重量を備える。なお、複数のノズルチップ又は孔から吐出されたガラスフィラメントは、1本のガラス繊維束に集束されることも、複数本のガラス繊維束に集束されることもある。
 本実施形態のガラス繊維は、前記ガラスストランドにさらに種々の加工をして得られる、ヤーン、織物、編物、不織布(チョップドストランドマットや多軸不織布を含む)、チョップドストランド、ロービング、パウダー等の種々の形態を取り得る。
 本実施形態のガラス繊維は、ガラスフィラメントの集束性の向上、ガラス繊維と樹脂との接着性の向上、ガラス繊維と樹脂又は無機材料中との混合物中におけるガラス繊維の均一分散性の向上等を目的として、その表面を有機物で被覆されてもよい。このような有機物としては、デンプン、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、変性ポリプロピレン(特にカルボン酸変性ポリプロピレン)、(ポリ)カルボン酸(特にマレイン酸)と不飽和単量体との共重合体等を挙げることができる。また、本実施形態のガラス繊維は、これらの樹脂に加えて、シランカップリング剤、潤滑剤、界面活性剤等を含む樹脂組成物で被覆されていてもよい。また、本実施形態のガラス繊維は、上記の樹脂を含まず、シランカップリング剤、界面活性剤等を含む処理剤組成物で被覆されていてもよい。このような樹脂組成物又は処理剤組成物は、樹脂組成物又は処理剤組成物に被覆されていない状態の本実施形態のガラス繊維の質量を基準として、0.03~2.0質量%の割合で、ガラス繊維を被覆する。なお、有機物によるガラス繊維の被覆は、例えば、ガラス繊維の製造工程において、ローラー型アプリケーター等の公知の方法を用いて樹脂溶液又は樹脂組成物溶液をガラス繊維に付与し、その後、樹脂溶液又は樹脂組成物溶液の付与されたガラス繊維を乾燥させることで行うことができる。また、織物の形態をとる本実施形態のガラス繊維を、処理剤組成物溶液中に浸漬し、その後処理剤組成物の付与されたガラス繊維を乾燥させることで行うことができる。
 ここで、シランカップリング剤としては、アミノシラン、クロルシラン、エポキシシラン、メルカプトシラン、ビニルシラン、(メタ)アクリルシランを挙げることができる。
 アミノシランとしては、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-N’-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
 クロルシランとしては、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
 エポキシシランとしては、(β-(3,4 -エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
 メルカプトシランといては、γ-メルカプトトリメトキシシラン等を挙げることができる。
 ビニルシランとしては、ビニルトリメトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
 (メタ)アクリルシランとしては、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
 本実施形態では、前記シランカップリング剤を単独で用いてもよく、又は、二種以上組み合わせて用いてもよい。
 潤滑剤としては、変性シリコーンオイル、動物油及びこの水素添加物、植物油及びこの水素添加物、動物性ワックス、植物性ワックス、鉱物系ワックス、高級飽和脂肪酸と高級飽和アルコールの縮合物、ポリエチレンイミン、ポリアルキルポリアミンアルキルアマイド誘導体、脂肪酸アミド、第4級アンモニウム塩を挙げることができる。
 動物油としては、牛脂等を挙げることができる。
 植物油としては、大豆油、ヤシ油、ナタネ油、パーム油、ひまし油等を挙げることができる。
 動物性ワックスとしては、蜜蝋、ラノリン等を挙げることができる。
 植物性ワックスとしては、キャンデリラワックス、カルナバワックス等を挙げることができる。
 鉱物系ワックスとしては、パラフィンワックス、モンタンワックス等を挙げることができる。
 高級飽和脂肪酸と高級飽和アルコールの縮合物としては、ラウリルステアレート等のステアリン酸エステル等を挙げることができる。
 脂肪酸アミドとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等のポリエチレンポリアミンと、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等の脂肪酸との脱水縮合物等を挙げることができる。
 第4級アンモニウム塩としては、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のアルキルトリメチルアンモニウム塩等を挙げることができる。
 本実施形態では、前記潤滑剤を単独で用いてもよく、又は、二種以上組み合わせて用いてもよい。
 界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を挙げることができる。本実施形態では、前記界面活性剤を単独で用いてもよく、又は、二種以上組み合わせて用いてもよい。
 ノニオン系界面活性剤としては、エチレンオキサイドプロピレンオキサイドアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン-ブロックコポリマー、アルキルポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン-ブロックコポリマーエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸モノエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸ジエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセロール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンキャスターオイルエーテル、硬化ヒマシ油エチレンオキサイド付加物、アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、グリセロール脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、多価アルコールアルキルエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、アセチレングリコール、アセチレンアルコール、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物を挙げることができる。
 カチオン系界面活性剤としては、塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、アルキルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、高級アルキルアミン塩(酢酸塩や塩酸塩等)、高級アルキルアミンへのエチレンオキサイド付加物、高級脂肪酸とポリアルキレンポリアミンとの縮合物、高級脂肪酸とアルカノールアミンとのエステルの塩、高級脂肪酸アミドの塩、イミダゾリン型カチオン性界面活性剤、アルキルピリジニウム塩を挙げることができる。
 アニオン系界面活性剤としては、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルキルエーテル硫酸エステル塩、α-オレフィン硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩、脂肪酸ハライドとN-メチルタウリンとの反応生成物、スルホコハク酸ジアルキルエステル塩、高級アルコールリン酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加物のリン酸エステル塩を挙げることができる。
 両性界面活性剤としては、アルキルアミノプロピオン酸アルカリ金属塩などのアミノ酸型両性界面活性剤、アルキルジメチルベタインなどのベタイン型両性界面活性剤、イミダゾリン型両性界面活性剤を挙げることができる。
 本実施形態のガラス繊維織物は、前述の本実施形態のガラス繊維を含む。具体的には、本実施形態のガラス繊維織物は、前述の本実施形態のガラス繊維を、少なくとも経糸又は緯糸の一部として、それ自体公知の織機により製織することより得ることができる。前記織機としては、例えば、エアージェット又はウォータージェット等のジェット式織機、シャトル式織機、レピア織機等を挙げることができる。また、前記織機による織り方としては、例えば、平織、朱子織、ななこ織、綾織等を挙げることができ、製造効率の観点から平織が好ましい。本実施形態のガラス繊維織物は、前述の本実施形態のガラス繊維を経糸及び緯糸として用いることが好ましい。
 本実施形態のガラス繊維織物において、前述の本実施形態のガラス繊維は、フィラメント径3.0~9.0μmのガラスフィラメントが、35~400本集束されて、0~1.0回/25mmの撚りを備え、0.9~69.0tex(g/km)の質量を備えることが好ましい。
 本実施形態のガラス繊維織物において、前述の本実施形態のガラス繊維を経糸又は緯糸として用いる場合、経糸織密度は、40~120本/25mmであることが好ましく、緯糸織密度は、40~120本/25mmであることが好ましい。
 本実施形態のガラス繊維織物は、製織された後で、脱油処理、表面処理、及び開繊処理を施されてもよい。
 脱油処理としては、ガラス繊維織物を雰囲気温度が350℃~400℃の加熱炉内に40~80時間配置し、ガラス繊維に付着している有機物を加熱分解する処理を挙げることができる。
 表面処理としては、前記シランカップリング剤、又は、前記シランカップリング剤及び前記界面活性剤を含む溶液中にガラス繊維織物を浸漬し、余分な水を絞液した後、80~180℃の温度範囲で、1~30分間、加熱乾燥させる処理を挙げることができる。
 開繊処理としては、例えば、ガラス繊維織物の経糸に30~200Nの張力をかけながら、水流圧力による開繊、液体を媒体とした高周波の振動による開繊、面圧を有する流体の圧力による開繊、ロールによる加圧での開繊等を行い、経糸及び緯糸の糸幅を拡幅する処理を挙げることができる。
 本実施形態のガラス繊維織物は、7.0~190.0g/mの範囲の単位面積あたりの質量を備えることが好ましく、8.0~200.0μmの範囲の厚さを備えることが好ましい。
 本実施形態のガラス繊維織物の経糸の糸幅は、110~600μmであることが好ましく、緯糸の糸幅は、110~600μmであることが好ましい。
 本実施形態のガラス繊維織物は、前記シランカップリング剤、又は、前記シランカップリング剤及び前記界面活性剤を含む表面処理層を備えてもよい。本実施形態のガラス繊維織物が該表面処理層を含む場合、該表面処理層は、表面処理層を含むガラス繊維織物全量に対して、例えば、0.03~1.50質量%の範囲の質量を備えることができる。
 本実施形態のガラス繊維強化樹脂組成物は、前述の本実施形態のガラス繊維を含む。具体的には、本実施形態のガラス繊維強化樹脂組成物は、樹脂(熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂)、ガラス繊維、その他の添加剤を含むガラス繊維強化樹脂組成物において、ガラス繊維強化樹脂組成物全量に対して、10~90質量%のガラス繊維を含む。また、本実施形態のガラス繊維強化樹脂組成物は、ガラス繊維強化樹脂組成物全量に対して、90~10質量%の樹脂を含み、その他の添加剤を0~40質量%の範囲で含む。
 ここで、前記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、スチレン/無水マレイン酸樹脂、スチレン/マレイミド樹脂、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレン(AS)樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン(ABS)樹脂、塩素化ポリエチレン/アクリロニトリル/スチレン(ACS)樹脂、アクリロニトリル/エチレン/スチレン(AES)樹脂、アクリロニトリル/スチレン/アクリル酸メチル(ASA)樹脂、スチレン/アクリロニトリル(SAN)樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリカーボネート、ポリアリーレンサルファイド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニルスルホン(PPSU)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE)、ポリアリールエーテルケトン、液晶ポリマー(LCP)、フッ素樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアリレート(PAR)、ポリスルホン(PSF)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアミノビスマレイミド(PABM)、熱可塑性ポリイミド(TPI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、エチレン/酢酸ビニル(EVA)樹脂、アイオノマー(IO)樹脂、ポリブタジエン、スチレン/ブタジエン樹脂、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、オレフィン/ビニルアルコール樹脂、環状オレフィン樹脂、セルロース樹脂、ポリ乳酸等を挙げることができる。
 具体的に、ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超高分子量ポリエチレン等を挙げることができる。
 ポリプロピレンとしては、アイソタクチックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン及びこれらの混合物等を挙げることができる。
 ポリスチレンとしては、アタクチック構造を有するアタクチックポリスチレンである汎用ポリスチレン(GPPS)、GPPSにゴム成分を加えた耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、シンジオタクチック構造を有するシンジオタクチックポリスチレン等を挙げることができる。
 メタクリル樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、脂肪酸ビニルエステルのうち一種を単独重合した重合体、又は二種以上を共重合した重合体等を挙げることができる。
 ポリ塩化ビニルとしては、従来公知の乳化重合法、懸濁重合法、マイクロ懸濁重合法、塊状重合法等の方法により重合される塩化ビニル単独重合体、または、塩化ビニルモノマーと共重合可能なモノマーとの共重合体、または、重合体に塩化ビニルモノマーをグラフト重合したグラフト共重合体等を挙げることができる。
 ポリアミドとしては、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリテトラメチレンセバカミド(ナイロン410)、ポリペンタメチレンアジパミド(ナイロン56)、ポリペンタメチレンセバカミド(ナイロン510)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリデカメチレンアジパミド(ナイロン106)、ポリデカメチレンセバカミド(ナイロン1010)、ポリデカメチレンドデカミド(ナイロン1012)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリウンデカメチレンアジパミド(ナイロン116)、ポリドデカンアミド(ナイロン12)、ポリキシレンアジパミド(ナイロンXD6)、ポリキシレンセバカミド(ナイロンXD10)、ポリメタキシリレンアジパミド(ナイロンMXD6)、ポリパラキシリレンアジパミド(ナイロンPXD6)、ポリテトラメチレンテレフタルアミド(ナイロン4T)、ポリペンタメチレンテレフタルアミド(ナイロン5T)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド(ナイロン6I)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン10T)、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン11T)、ポリドデカメチレンテレフタルアミド(ナイロン12T)、ポリテトラメチレンイソフタルアミド(ナイロン4I)、ポリビス(3-メチル-4-アミノヘキシル)メタンテレフタルアミド(ナイロンPACMT)、ポリビス(3-メチル-4-アミノヘキシル)メタンイソフタルアミド(ナイロンPACMI)、ポリビス(3-メチル-4-アミノヘキシル)メタンドデカミド(ナイロンPACM12)、ポリビス(3-メチル-4-アミノヘキシル)メタンテトラデカミド(ナイロンPACM14)等の成分のうち1種、もしくは2種以上の成分を組み合わせた共重合体やこれらの混合物等を挙げることができる。
 ポリアセタールとしては、オキシメチレン単位を主たる繰り返し単位とする単独重合体、および、主としてオキシメチレン単位からなり、主鎖中に2~8個の隣接する炭素原子を有するオキシアルキレン単位を含有する共重合体等を挙げることができる。
 ポリエチレンテレフタレートとしては、テレフタル酸またはその誘導体と、エチレングリコールを重縮合することにより得られる重合体等を挙げることができる。
 ポリブチレンテレフタレートとしては、テレフタル酸またはその誘導体と、1,4-ブタンジオールを重縮合することにより得られる重合体等を挙げることができる。
 ポリトリメチレンテレフタレートとしては、テレフタル酸またはその誘導体と、1,3-プロパンジオールを重縮合することにより得られる重合体等を挙げることができる。
 ポリカーボネートとしては、ジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネート等の炭酸エステルとを溶融状態で反応させるエステル交換法により得られる重合体、又は、ジヒドロキシアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法により得られる重合体を挙げることができる。
 ポリアリーレンサルファイドとしては、直鎖型ポリフェニレンサルファイド、重合の後に硬化反応を行うことで高分子量化した架橋型ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンサルファイドサルフォン、ポリフェニレンサルファイドエーテル、ポリフェニレンサルファイドケトン等を挙げることができる。
 ポリフェニレンエーテルとしては、ポリ(2,3-ジメチル-6-エチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-6-クロロメチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-6-ヒドロキシエチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-6-n-ブチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-エチル-6-イソプロピル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-エチル-6-n-プロピル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2,3,6-トリメチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ〔2-(4’-メチルフェニル)-1,4-フェニレンエーテル〕、ポリ(2-ブロモ-6-フェニル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-6-フェニル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-フェニル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-クロロ-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-クロロ-6-エチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-クロロ-6-ブロモ-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2,6-ジ-n-プロピル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-6-イソプロピル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-クロロ-6-メチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-6-エチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2,6-ジブロモ-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2,6-ジクロロ-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2,6-ジエチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンエーテル)等を挙げることができる。
 変性ポリフェニレンエーテルとしては、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレン)エーテルとポリスチレンとのポリマーアロイ、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレン)エーテルとスチレン/ブタジエン共重合体とのポリマーアロイ、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレン)エーテルとスチレン/無水マレイン酸共重合体とのポリマーアロイ、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレン)エーテルとポリアミドとのポリマーアロイ、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレン)エーテルとスチレン/ブタジエン/アクリロニトリル共重合体とのポリマーアロイ、前記ポリフェニレンエーテルのポリマー鎖末端にアミノ基、エポキシ基、カルボキシ基、スチリル基等の官能基を導入したもの、前記ポリフェニレンエーテルのポリマー鎖側鎖にアミノ基、エポキシ基、カルボキシ基、スチリル基、メタクリル基等の官能基を導入したもの等を挙げることができる。
 ポリアリールエーテルケトンとしては、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)等を挙げることができる。
 液晶ポリマー(LCP)としては、サーモトロピック液晶ポリエステルである芳香族ヒドロキシカルボニル単位、芳香族ジヒドロキシ単位、芳香族ジカルボニル単位、脂肪族ジヒドロキシ単位、脂肪族ジカルボニル単位等から選ばれる1種以上の構造単位からなる(共)重合体等を挙げることができる。
 フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)、フッ化エチレンプロピレン樹脂(FEP)、フッ化エチレンテトラフルオロエチレン樹脂(ETFE)、ポリビニルフロライド(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン/クロロトリフルオロエチレン樹脂(ECTFE)等を挙げることができる。
 アイオノマー(IO)樹脂としては、オレフィンまたはスチレンと不飽和カルボン酸との共重合体であって、カルボキシル基の一部を金属イオンで中和してなる重合体等を挙げることができる。
 オレフィン/ビニルアルコール樹脂としては、エチレン/ビニルアルコール共重合体、プロピレン/ビニルアルコール共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体ケン化物、プロピレン/酢酸ビニル共重合体ケン化物等を挙げることができる。
 環状オレフィン樹脂としては、シクロヘキセン等の単環体、テトラシクロペンタジエン等の多環体、環状オレフィンモノマーの重合体等を挙げることができる。
 ポリ乳酸としては、L体の単独重合体であるポリL-乳酸、D体の単独重合体であるポリD-乳酸、またはその混合物であるステレオコンプレックス型ポリ乳酸等を挙げることができる。
 セルロース樹脂としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等を挙げることができる。
 また、前記熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ(EP)樹脂、メラミン(MF)樹脂、フェノール樹脂(PF)、ウレタン樹脂(PU)、ポリイソシアネート、ポリイソシアヌレート、ポリイミド(PI)、ユリア(UF)樹脂、シリコーン(SI)樹脂、フラン(FR)樹脂、ベンゾグアナミン(BR)樹脂、アルキド樹脂、キシレン樹脂、ビスマレイドトリアジン(BT)樹脂、ジアリルフタレート樹脂(PDAP)等を挙げることができる。
 具体的に、不飽和ポリエステル樹脂としては、脂肪族不飽和ジカルボン酸と脂肪族ジオールをエステル化反応させることで得られる樹脂を挙げることができる。
 ビニルエステル樹脂としては、ビス系ビニルエステル樹脂、ノボラック系ビニルエステル樹脂を挙げることができる。
 エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂(4,4'-(1,3-フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールP型エポキシ樹脂(4,4'-(1,4-フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂(4,4'-シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂、縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂やフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などのアラルキル型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、2官能ないし4官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂等を挙げることができる。
 メラミン樹脂としては、メラミン(2,4,6-トリアミノ-1,3,5-トリアジン)とホルムアルデヒドとの重縮合からなる重合体を挙げることができる。
 フェノール樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールA型ノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、メチロール型レゾール樹脂、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂、または、アリールアルキレン型フェノール樹脂等が挙げられ、この中の一種、もしくは、二種以上を組み合わせたものを挙げることができる。
 ユリア樹脂としては、尿素とホルムアルデヒドとの縮合によって得られる樹脂を挙げることができる。
 前記熱可塑性樹脂又は前記熱硬化性樹脂は、単独で用いてもよく、二種以上組み合わせて用いてもよい。
 本実施形態のガラス繊維強化樹脂組成物は、低い誘電特性を求められる用途に用いられることから、前記樹脂としては、エポキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、フッ素樹脂、液晶ポリマー(LCP)が好ましい。
 前記その他の添加剤としては、ガラス繊維以外の強化繊維(例えば、炭素繊維、金属繊維)、ガラス繊維以外の充填剤(例えば、ガラスパウダー、タルク、マイカ)、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、流動性改良剤、アンチブロッキング剤、潤滑剤、核剤、抗菌剤、顔料等を挙げることができる。
 本実施形態のガラス繊維強化樹脂組成物は、本実施形態の前記ガラス繊維織物に、それ自体公知の方法により、前記樹脂を含浸させ、半硬化させたプリプレグであってもよい。
 本実施形態のガラス繊維強化樹脂組成物は、射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、中空成形法、発泡成形法(超臨界流体も含む)、インサート成形法、インモールドコーティング成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法、ブロー成形法、スタンピング成形法、インフュージョン法、ハンドレイアップ法、スプレイアップ法、レジントランスファーモールディング法、シートモールディングコンパウンド法、バルクモールディングコンパウンド法、プルトルージョン法、フィラメントワインディング法等の公知の成形法で成形して種々のガラス繊維強化樹脂成形品を得ることができる。また、前記プリプレグを硬化させることによっても、ガラス繊維強化樹脂成形品を得ることができる。
 このような成形品の用途としては、例えば、電子機器筐体、電子部品、車両外装部材、車両内装部材、車両エンジン周り部材、マフラー関連部材、高圧タンク等を挙げることができる。
 電子部品としては、プリント配線基板を挙げることができる。
 車両外装部材としては、バンパー、フェンダー、ボンネット、エアダム、ホイールカバー等を挙げることができる。
 車両内装部材としては、ドアトリム、天井材等を挙げることができる。
 車両エンジン周り部材としては、オイルパン、エンジンカバー、インテークマニホールド、エキゾーストマニホールド等を挙げることができる。
 マフラー関連部材としては、消音部材等を挙げることができる。
 なお、本実施形態のガラス繊維は、本実施形態のガラス繊維強化樹脂組成物以外にも、石膏やセメントといった無機材料の補強材としても好適に用いることができる。例えば、石膏(とりわけ、厚さ4~60mmの石膏ボード)の補強材として用いられる場合、前記の範囲のガラス組成を備えるガラス繊維は、石膏の全質量に対して、0.1~4.0質量%の範囲で含まれることができる。
 次に本発明の実施例及び比較例を示す。
 まず、溶融固化後のガラス組成が、表1に示された実施例1~4及び、表2、3に示された比較例1~10の各組成となるように、ガラス原料を混合し、ガラスバッチを得た。
 次に、実施例1~4又は比較例1~10のガラス繊維用ガラス組成に対応するガラスバッチを、80mm径の白金ルツボに入れ、1550℃で4時間、1650℃で2時間溶融し、ルツボから取り出し、均質なガラスバルクやガラスカレットを得た。次いで、得られたガラスバルク及びガラスカレットを、620℃、8時間で焼き鈍し、試験片を得た。得られた試験片について、以下に示す方法で、誘電率及び誘電正接を評価した。また、試験片作成過程で得られたガラスカレットを用いて、以下に示す方法で、耐水性の評価を行った。また、試験片作成過程で得られたガラスカレットを用いて、以下に示す方法で、作業温度範囲を算出した。実施例1~4の結果を表1に、比較例1~5の結果を表2に、比較例6~10の結果を表3に、それぞれ示す。
 〔耐水性の評価方法〕
 前述のようにして得られたガラスカレットを、容器底部に1つの円形ノズルチップを有する小型の筒型白金製ブッシング内に入れ、所定の温度に加熱して溶融したのち、ノズルチップから吐出した溶融ガラスを所定の速度でステンレス製コレットに巻き取ることにより引き伸ばしながら冷却固化して、真円状の円形断面を備え、繊維径13μmのガラス繊維を得た。得られたガラス繊維約1g(試験用ガラス繊維)をコレットから採取し、120℃で1時間乾燥させ、質量(操作前質量)を測定した。次いで、試験用ガラス繊維を100mlの蒸留水中に、80℃にて24時間静置した。その後、試験用ガラス繊維をおよそ150μmの目穴の開いた金網にとり、蒸留水で洗浄したのち、120℃で1時間乾燥させ、質量(操作後質量)を測定した。
 前記操作前質量及び操作後質量より、質量減少率(100×(1-(操作後質量/操作前質量)))を算出した。質量減少率が2.0%以下であり、水中においてもガラス繊維の成分がほぼ溶出しないものをOKとし、質量減少率が2.0%超であり、水中においてガラス繊維の成分が大きく溶出するものをNGとした。
 〔誘電率及び誘電正接の測定方法〕
 試験片を研磨し、80mm×3mm(厚さ1mm)の研磨試験片を作成した。次いで、得られた研磨試験片を、絶乾後、23℃、湿度60%の室内に24時間保管した。次いで、得られた研磨試験片につき、JIS C 2565:1992に準拠し、株式会社エーイーティー製空洞共振器法誘電率測定装置ADMS01Oc1(商品名)を用いて、10GHzにおける誘電率(誘電定数Dk)及び誘電正接(散逸率Df)を測定した。
 〔作業温度範囲の算出方法〕
 まず、回転粘度計付高温電気炉(芝浦システム株式会社製)を用い、白金ルツボ中でガラスカレットを溶融し、回転式ブルックフィールド型粘度計を用いて溶融温度を変化させながら連続的に溶融ガラスの粘度を測定し、回転粘度が1000ポイズのときに対応する温度を測定することにより、1000ポイズ温度を求めた。
 次いで、ガラスカレットを粉砕し、粒径0.5~1.5mmのガラス粒子40gを180×20×15mmの白金製ボートに入れ、1000~1400℃の温度勾配を設けた管状電気炉で8時間以上加熱した後、該管状電気炉から取り出し、偏光顕微鏡で観察して、ガラス由来の結晶(失透)が析出し始めた位置を特定した。管状電気炉内の温度をB熱電対を用いて実測し、前記結晶が析出し始めた位置の温度を求めて液相温度とした。
 次いで、前記1000ポイズ温度と前記液相温度との差により、作業温度範囲を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
 
 表1から、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、59.00~65.00質量%の範囲のSiOと、16.00~26.00質量%の範囲のBと、7.00~14.00質量%の範囲のAlと、0~5.00質量%の範囲のCaOと、0~4.00質量%の範囲のMgOと、0~6.00質量%の範囲のSrOと、0.10~5.00質量%の範囲のTiOと、合計で0~2.00質量%の範囲のF及びClとを含み、Pの含有率が0.20質量%未満であり、NaO、KO及びLiOの合計含有率が1.00質量%未満であり、前記CaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/(CaO+MgO+SrO))が0.66~4.00の範囲にあり、前記SiOの含有率(質量%)SI及び前記Alの含有率(質量%)Aが前記式(1)を満たす実施例1~4のガラス繊維用ガラス組成物によれば、優れた耐水性と、測定周波数10GHzの高周波数領域における誘電率が4.2以下、誘電正接が0.0011以下という優れた誘電特性とを備えるガラス繊維を得ることができ、それ自体26℃以上の十分な作業温度範囲を備えることができることが明らかである。
 一方、表2から、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が59.00質量%未満、Bの含有率が26.00質量%超、Alの含有率が7.00質量%未満、TiOの含有率が0.10質量%未満である、比較例1のガラス繊維用ガラス組成物によれば、十分な耐水性を備えるガラス繊維を得ることができないことが明らかである。
 また、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が59.00質量%未満、Bの含有率が26.00質量%超、Alの含有率が7.00質量%未満である、比較例2のガラス繊維用ガラス組成物においても、十分な耐水性を備えるガラス繊維を得ることができないことが明らかである。
 また、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が59.00質量%未満、Bの含有率が26.00質量%超、Alの含有率が7.00質量%未満である、比較例3のガラス繊維用ガラス組成物においても、十分な耐水性を備えるガラス繊維を得ることができないことが明らかである。
 また、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が59.00質量%未満、Bの含有率が26.00質量%超、Alの含有率が7.00質量%未満であり、TiOの含有率が5.00質量%超である、比較例4のガラス繊維用ガラス組成物においては、十分な耐水性を備えるガラス繊維を得ることができない上に、結晶化が発生することが明らかである。
 また、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が59.00質量%未満、Bの含有率が26.00質量%超である、比較例5のガラス繊維用ガラス組成物においても、十分な耐水性を備えるガラス繊維を得ることができないことが明らかである。
 また、表3から、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が59.00質量%未満、Alの含有率が14.00質量%超であり、前記式(1)の値が4.65超である、比較例6のガラス繊維用ガラス組成物においては、十分な耐水性を備えるガラス繊維を得ることができない上に、分相が発生することが明らかである。
 また、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、SiOの含有率が59.00質量%未満、Bの含有率が26.00質量%超である、比較例7のガラス繊維用ガラス組成物においても、十分な耐水性を備えるガラス繊維を得ることができないことが明らかである。
 また、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Alの含有率が14.00質量%超であり比較例8のガラス繊維用ガラス組成物によれば、十分な作業温度範囲を備えず、測定周波数10GHzの高周波数領域において十分に低い誘電正接を備えるガラス繊維を得ることができないことが明らかである。
 また、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、Pの含有率が0.20質量%超である比較例9のガラス繊維用ガラス組成物によれば、測定周波数10GHzの高周波数領域において十分に低い誘電率及び誘電正接を備えるガラス繊維を得ることができないことが明らかである。
 また、ガラス繊維用ガラス組成物全量に対するCaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/(CaO+MgO+SrO))が0.66未満である比較例10のガラス繊維用ガラス組成物によれば、十分な耐水性、及び、測定周波数10GHzの高周波数領域において十分に低い誘電正接を備えるガラス繊維を得ることができないことが明らかである。

Claims (8)

  1.  ガラス繊維用ガラス組成物全量に対し、59.00~65.00質量%の範囲のSiOと、16.00~26.00質量%の範囲のBと、7.00~14.00質量%の範囲のAlと、0~5.00質量%の範囲のCaOと、0~4.00質量%の範囲のMgOと、0~6.00質量%の範囲のSrOと、0.10~5.00質量%の範囲のTiOと、合計で0~2.00質量%の範囲のF及びClとを含み、Pの含有率が0.20質量%未満であり、NaO、KO及びLiOの合計含有率が1.00質量%未満であり、
     前記CaO、MgO及びSrOの合計含有率(質量%)に対するTiOの含有率(質量%)の割合(TiO/(CaO+MgO+SrO))が0.66~4.00の範囲にあり、
     前記SiOの含有率(質量%)SI及び前記Alの含有率(質量%)Aが次式(1)を満たすことを特徴とする、ガラス繊維用ガラス組成物。
      1.00 ≦ 1000×A/SI ≦ 4.65 ・・・(1)
  2.  請求項1記載のガラス繊維用ガラス組成物において、前記SiOの含有率(質量%)SI、前記Bの含有率(質量%)B、前記Alの含有率(質量%)A、前記CaOの含有率(質量%)C、前記MgOの含有率(質量%)M、前記SrOの含有率(質量%)SR、前記TiOの含有率(質量%)T、及び、前記FとClとの合計含有率(質量%)Fが次式(2)を満たすことを特徴とする、ガラス繊維用ガラス組成物。
      204.00 ≦ SI×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 422.40 ・・・(2)
  3.  請求項1記載のガラス繊維用ガラス組成物において、前記SiOの含有率(質量%)SI、前記Bの含有率(質量%)B、前記Alの含有率(質量%)A、前記CaOの含有率(質量%)C、前記MgOの含有率(質量%)M、前記SrOの含有率(質量%)SR、前記TiOの含有率(質量%)T、及び、前記FとClとの合計含有率(質量%)Fが次式(3)を満たすことを特徴とする、ガラス繊維用ガラス組成物。
      244.00 ≦ SI×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 410.00 ・・・(3)
  4.  請求項1記載のガラス繊維用ガラス組成物において、前記SiOの含有率(質量%)SI、前記Bの含有率(質量%)B、前記Alの含有率(質量%)A、前記CaOの含有率(質量%)C、前記MgOの含有率(質量%)M、前記SrOの含有率(質量%)SR、前記TiOの含有率(質量%)T、及び、前記FとClとの合計含有率(質量%)Fが次式(4)を満たすことを特徴とする、ガラス繊維用ガラス組成物。
      308.50 ≦ SI×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 400.50 ・・・(4)
  5.  請求項1記載のガラス繊維用ガラス組成物において、前記SiOの含有率(質量%)SI、前記Bの含有率(質量%)B、前記Alの含有率(質量%)A、前記CaOの含有率(質量%)C、前記MgOの含有率(質量%)M、前記SrOの含有率(質量%)SR、前記TiOの含有率(質量%)T、及び、前記FとClとの合計含有率(質量%)Fが次式(5)を満たすことを特徴とする、ガラス繊維用ガラス組成物。
      339.60 ≦ SI×B×T/[{C+(40.1/87.6)×SR-(40.1/24.3)×M-F}1/2×A] ≦ 377.80 ・・・(5)
  6.  請求項1~請求項5のいずれか1項記載のガラス繊維用ガラス組成物からなるガラス繊維。
  7.  請求項6記載のガラス繊維を含むことを特徴とする、ガラス繊維織物。
  8.  請求項6記載のガラス繊維を含むことを特徴とする、ガラス繊維強化樹脂組成物。
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