WO2023190981A1 - 樹脂複合材用ガラス製品 - Google Patents
樹脂複合材用ガラス製品 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023190981A1 WO2023190981A1 PCT/JP2023/013382 JP2023013382W WO2023190981A1 WO 2023190981 A1 WO2023190981 A1 WO 2023190981A1 JP 2023013382 W JP2023013382 W JP 2023013382W WO 2023190981 A1 WO2023190981 A1 WO 2023190981A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- mass
- glass
- less
- product according
- glass product
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 286
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 187
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 13
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 41
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 claims description 23
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 14
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 7
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 7
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 6
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- -1 Tb2O3 Inorganic materials 0.000 description 64
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 37
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 35
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 22
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 21
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 13
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 8
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 6
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 6
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Natural products C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- FZFYOUJTOSBFPQ-UHFFFAOYSA-M dipotassium;hydroxide Chemical compound [OH-].[K+].[K+] FZFYOUJTOSBFPQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000156 glass melt Substances 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- SZTBMYHIYNGYIA-UHFFFAOYSA-M 2-chloroacrylate Chemical compound [O-]C(=O)C(Cl)=C SZTBMYHIYNGYIA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000010227 cup method (microbiological evaluation) Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- ZLGRHADTNBHGAC-UHFFFAOYSA-N (3-nitrophenyl)methyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1=CC=CC([N+]([O-])=O)=C1 ZLGRHADTNBHGAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001340 2-chloroethyl group Chemical group [H]C([H])(Cl)C([H])([H])* 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002419 bulk glass Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N dysprosium(III) oxide Inorganic materials O=[Dy]O[Dy]=O NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N erbium(III) oxide Inorganic materials O=[Er]O[Er]=O VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSEIMSPAXMNYFJ-UHFFFAOYSA-N europium(III) oxide Inorganic materials O=[Eu]O[Eu]=O RSEIMSPAXMNYFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N holmium oxide Inorganic materials [O][Ho]O[Ho][O] JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910003443 lutetium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- HVJXPDPGPORYKY-UHFFFAOYSA-N methyl 2-bromoprop-2-enoate Chemical compound COC(=O)C(Br)=C HVJXPDPGPORYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFQXGXDIJMBKTC-UHFFFAOYSA-N oxostrontium Chemical compound [Sr]=O UFQXGXDIJMBKTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L phthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002587 poly(1,3-butadiene) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001618 poly(2-methyl styrene) Polymers 0.000 description 1
- 229920005593 poly(benzyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920003214 poly(methacrylonitrile) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 229920000182 polyphenyl methacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- MHSKRLJMQQNJNC-UHFFFAOYSA-N terephthalamide Chemical compound NC(=O)C1=CC=C(C(N)=O)C=C1 MHSKRLJMQQNJNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- ZIKATJAYWZUJPY-UHFFFAOYSA-N thulium (III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Tm+3].[Tm+3] ZIKATJAYWZUJPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten(VI) oxide Inorganic materials O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N ytterbium(III) oxide Inorganic materials O=[Yb]O[Yb]=O FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
- C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
- C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
- C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/40—Glass
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
Definitions
- the present invention relates to glass products suitable for use in resin composites, and more specifically to glass products having glass fibers or other shapes suitable for use in resin composites.
- the present invention is a glass product for resin composite material, Displayed in mass%, 55 ⁇ SiO 2 ⁇ 70, 0 ⁇ B 2 O 3 ⁇ 2, 5 ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 15, 47 ⁇ (SiO 2 -Al 2 O 3 ) ⁇ 60, 0.1 ⁇ MgO ⁇ 10, 10 ⁇ CaO ⁇ 30, 0 ⁇ ZnO ⁇ 2, 0 ⁇ ( Li2O + Na2O + K2O ) ⁇ 4,
- a glass product comprising a glass composition containing the following components is provided.
- a new glass product is provided that is suitable for use in resin composite materials and suitable for mass production.
- not substantially containing and not substantially containing mean that the content is less than 0.1% by mass, less than 0.05% by mass, less than 0.01% by mass, and even 0. This means less than 0.005% by weight, in particular less than 0.003% by weight, and in some cases less than 0.001% by weight.
- substantially means that the inclusion of trace amounts of impurities originating from glass raw materials, manufacturing equipment, molding equipment, etc. is allowed.
- Mainn component means a component having the highest content on a mass basis.
- T-Fe 2 O 3 means total iron oxide converted to diiron trioxide (Fe 2 O 3 ).
- Alkali metal oxide means lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O) and potassium oxide (K 2 O). The upper and lower limits of the content described below can be arbitrarily combined.
- the glass composition is suitable for reinforcing resin composite materials while limiting the contents of diboron trioxide (B 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), and alkali metal oxides in the glass composition. Fibers and other glass products can be obtained. B 2 O 3 easily scatters when glass raw materials are melted, and corrodes the walls of the melting furnace and the heat storage furnace. Therefore, a high content of B 2 O 3 can affect the life of the manufacturing equipment. A high content of ZnO causes an increase in raw material cost. Glass compositions with limited content of these components can be suitable for mass production. Furthermore, a high content of alkali metal oxides can be a factor in lowering the Young's modulus of glass products. Glass compositions with limited alkali metal oxide content can have properties suitable for reinforcing resin composites. Below, first, details of the glass composition that constitutes the glass product will be explained.
- Glass composition A An example of a glass composition (hereinafter referred to as glass composition A) is expressed in mass%, 55 ⁇ SiO 2 ⁇ 70, 0 ⁇ B 2 O 3 ⁇ 2, 5 ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 15, 47 ⁇ (SiO 2 -Al 2 O 3 ) ⁇ 60, 0.1 ⁇ MgO ⁇ 10, 10 ⁇ CaO ⁇ 30, 0 ⁇ ZnO ⁇ 2, 0 ⁇ ( Li2O + Na2O + K2O ) ⁇ 4, Contains the following ingredients.
- Glass composition A may be a composition substantially free of BaO and F 2 .
- Glass composition A may contain components such that 55 ⁇ SiO 2 ⁇ 67 expressed in mass %.
- Glass composition A may contain components such that 55 ⁇ SiO 2 ⁇ 65 expressed in mass %.
- Glass composition A may contain components such that 8 ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 15 expressed in mass %.
- Glass composition A may contain components such that 47 ⁇ (SiO 2 ⁇ Al 2 O 3 ) ⁇ 57 expressed in mass %.
- Glass composition A may contain components such that 1 ⁇ MgO ⁇ 5 expressed in mass %.
- Glass composition A may contain components such that 15 ⁇ CaO ⁇ 30, expressed in mass %.
- Glass composition A may contain components such that 0 ⁇ (Li 2 O+Na 2 O+K 2 O) ⁇ 2, expressed in mass %. Glass composition A may contain components such that 0 ⁇ TiO 2 ⁇ 5 expressed in mass %. Glass composition A may contain components such that 0 ⁇ ZrO 2 ⁇ 1, expressed in mass %. Glass composition A may contain components such that 0 ⁇ ZrO 2 ⁇ 0.5 expressed in mass %. Glass composition A may contain components such that 0 ⁇ T-Fe 2 O 3 ⁇ 5 expressed in mass %. Glass composition A may contain components such that 0 ⁇ T-Fe 2 O 3 ⁇ 0.5 expressed in mass %. Glass composition A may contain components such that 0 ⁇ T-Fe 2 O 3 ⁇ 0.1 expressed in mass %.
- Glass composition A does not need to contain substantially ZnO.
- Glass composition A may be substantially free of TiO 2 .
- Glass composition A may be substantially free of B 2 O 3 .
- Glass composition A does not need to contain substantially SrO.
- Glass composition A may be substantially free of ZrO 2 .
- the content of silicon dioxide (SiO 2 ) in glass composition A may be 55% by mass or more and 69% by mass or less.
- the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) may be 5% by mass or more and 14% by mass or less.
- (SiO 2 -Al 2 O 3 ) may be 47% by mass or more and 57% by mass or less.
- the content of magnesium oxide (MgO) may be 0.1% by mass or more and 8% by mass or less.
- the content of calcium oxide (CaO) may be 10% by mass or more and 28% by mass or less.
- the content of diboron trioxide (B 2 O 3 ) may be 0.1% by mass or more and less than 2% by mass.
- composition A (Specific example of glass composition A) Below, as more specific glass composition A, composition A-1 and composition A-2 are illustrated.
- the glass composition having the glass composition A-1 has excellent heat resistance, suppresses deformation when heated to high temperatures, and has excellent chemical durability, particularly acid resistance.
- SiO2 is a component that forms the skeleton of glass and is the main component of composition A-1. Further, SiO 2 is a component that adjusts the devitrification temperature and viscosity during glass formation, and is a component that improves acid resistance.
- the content of SiO 2 is 55% by mass or more and 67% by mass or less, but the lower limit of the content of SiO 2 can be 56% by mass or more, 57% by mass or more, 58% by mass or more, 59% by mass or more. and may be greater than 60% by mass.
- the upper limit of the content of SiO 2 may be 65% by mass or less, 64% by mass or less, and further 63% by mass or less.
- B 2 O 3 is a component that forms the skeleton of glass. Moreover, B 2 O 3 is also a component that adjusts the devitrification temperature and viscosity during glass formation.
- the lower limit of the content of B 2 O 3 may be 0.1% by mass or more.
- the upper limit of the content of B 2 O 3 may be less than 2% by mass, 1.5% by mass or less, 1% by mass or less, or 0.5% by mass or less.
- the upper limit of the content of B 2 O 3 may be 0.1% by mass or less.
- Composition A-1 may be substantially free of B 2 O 3 .
- the lower limit of the content of Al 2 O 3 may be 6% by mass or more, 7% by mass or more, 8% by mass or more, 8.5% by mass or more, 9% by mass or more, 9.5% by mass or more, 10% by mass % or more, 10.5% by mass or more, 11% by mass or more, and even 11.1% by mass or more.
- the upper limit of the content of Al 2 O 3 may be 14% by mass or less, 13% by mass or less, 12.5% by mass or less, less than 12% by mass, or even 11.9% by mass or less.
- the lower limit of the value obtained by subtracting the Al 2 O 3 content from the SiO 2 content (SiO 2 -Al 2 O 3 ) is 47% by mass or more, more than 48% by mass, The content may be 48.5% by mass or more, more than 49% by mass, or even 49.5% by mass or more.
- the upper limit of (SiO 2 -Al 2 O 3 ) may be 57% by mass or less, 56% by mass or less, 55% by mass or less, 54% by mass or less, 53% by mass or less, and even 52% by mass or less. It's possible.
- MgO, CaO are components that adjust the devitrification temperature and viscosity during glass formation. Moreover, MgO and CaO are also components that improve Young's modulus.
- the content of MgO is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, but the lower limit can be 0.5% by mass or more, 1% by mass or more, 1.5% by mass or more, and even 2% by mass. It can be more than that.
- the upper limit of the content of MgO may be 8% by mass or less, 6% by mass or less, 5% by mass or less, 4.5% by mass or less, or even 4% by mass or less.
- the upper limit of (MgO+CaO) is preferably 40% by mass or less, 35% by mass or less, 32% by mass or less, 30% by mass or less, 29% by mass or less, 28% by mass or less, 27% by mass or less, 26% by mass or less It can be.
- the value of the sum of the contents of MgO, CaO, SrO, and BaO can affect the meltability and moldability of glass.
- the lower limit of (MgO+CaO+SrO+BaO) is preferably 15% by mass or more, 18% by mass or more, 20% by mass or more, 21% by mass or more, 22% by mass or more. , 23% by mass or more, 24% by mass or more, 25% by mass or more, 26% by mass or more, 27% by mass or more, and 28% by mass or more.
- the lower limit of the content of sodium oxide (Na 2 O) may be 0.1% by mass or more, or 0.2% by mass or more.
- the upper limit of the content of Na 2 O may be 4% by mass or less, 3% by mass or less, 2% by mass or less, 1.5% by mass or less, or even 1% by mass or less.
- Composition A-1 may further contain zirconium oxide (ZrO 2 ).
- ZrO 2 is a component that adjusts the devitrification temperature and viscosity during glass formation. Furthermore, ZrO 2 is a component that improves the acid resistance and alkali resistance of glass. However, since the raw material for ZrO 2 is relatively expensive, the content thereof should be low. The upper limit of the content of ZrO 2 can be 7% by mass or less, 6% by mass or less, 5% by mass or less, 4% by mass or less, 3% by mass or less, 2% by mass or less, 1% by mass or less, 1% by mass. It may be less than 0.5% by weight, or even less than 0.1% by weight.
- Composition A-1 may be substantially free of ZrO 2 .
- Composition A-1 may further contain iron oxide.
- Iron (Fe) usually exists in the Fe 2+ or Fe 3+ state.
- Fe 3+ is a component that enhances the ultraviolet absorption properties of glass
- Fe 2+ is a component that enhances heat ray absorption properties of glass. Even if Fe is not intentionally included, it may be unavoidably mixed in with industrial raw materials. If the content of Fe is small, coloring of the glass can be prevented.
- composition containing the following ingredients 55 ⁇ SiO 2 ⁇ 65, 0 ⁇ B 2 O 3 ⁇ 2, 5 ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 15, 47 ⁇ (SiO 2 ⁇ Al 2 O 3 ) ⁇ 57, 0.1 ⁇ MgO ⁇ 5, 10 ⁇ CaO ⁇ 30, 0.1 ⁇ SrO ⁇ 15, 0 ⁇ ZnO ⁇ 2, 0 ⁇ ( Li2O + Na2O + K2O ) ⁇ 4, 0 ⁇ T-Fe 2 O 3 ⁇ 5, A composition containing the following ingredients.
- Composition A-2 contains the following components in mass %. 65 ⁇ SiO2 ⁇ 75, 0 ⁇ B 2 O 3 ⁇ 2, 5 ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 15, 50 ⁇ (SiO 2 -Al 2 O 3 ) ⁇ 60, 1 ⁇ MgO ⁇ 10, 10 ⁇ CaO ⁇ 25, 0 ⁇ ZnO ⁇ 2, 0 ⁇ ( Li2O + Na2O + K2O ) ⁇ 4, 0 ⁇ T-Fe 2 O 3 ⁇ 5,
- the lower limit of the value obtained by subtracting the Al 2 O 3 content from the SiO 2 content (SiO 2 -Al 2 O 3 ) is more than 50% by mass. It can be 51% by mass or more, 52% by mass or more, or even more than 53% by mass. Further, the upper limit of (SiO 2 -Al 2 O 3 ) may be 60% by mass or less, 59% by mass or less, 58% by mass or less, and even 57% by mass or less.
- the MgO content is 1% by mass or more and 10% by mass or less.
- the lower limit of the content of MgO may be 1.5% by mass or more, and even 2% by mass or more.
- the upper limit of the content of MgO may be 8% by mass or less, 6% by mass or less, 5% by mass or less, 4.5% by mass or less, or even 4% by mass or less.
- composition A-2 the total content of alkali metal oxides (Li 2 O+Na 2 O+K 2 O) is 0% by mass or more and 4% by mass or less.
- the lower limit of (Li 2 O+Na 2 O+K 2 O) may be 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, 1.5% by mass or more, or even 2% by mass or more.
- the upper limit of (Li 2 O+Na 2 O+K 2 O) may be 3.5% by mass or less, or 3% by mass or less.
- Composition A-2 may be substantially free of alkali metal oxides.
- Each of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O is an optional component. In other words, the lower limit of the content of each of these components may be zero.
- composition A-2 Li 2 O makes a particularly high contribution to the effect based on the alkali metal oxide described above.
- the lower limit of the content of Li 2 O in composition A-2 may be 0.1% by mass or more, 0.5% by mass or more, or even 1% by mass or more.
- the upper limit of the content of Li 2 O may be 4% by mass or less, 3% by mass or less, 2.5% by mass or less, or 2% by mass or less.
- the resin composite material of this embodiment includes a reinforcing material such as the glass fiber described above. That is, the resin composite material of this embodiment is reinforced with a reinforcing material.
- the resin composite may be, for example, glass fiber reinforced plastic (GFRP) or long glass fiber mat reinforced thermoplastic (GMT).
- the resin contained in the resin composite may be, but is not limited to, polyester resin, vinyl ester resin, epoxy resin, phenol resin, etc.
- the resin composite material may contain additives other than the resin and the reinforcing material.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本開示は、樹脂複合材における使用に適し、かつ量産にも適した、新たなガラス製品を提供する。本開示によるガラス製品は、質量%で表示して、55≦SiO2≦70、0≦B2O3<2、5≦Al2O3≦15、47≦(SiO2-Al2O3)≦60、0.1≦MgO≦10、10≦CaO≦30、0≦ZnO≦2、0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、の成分を含有するガラス組成物を含む、樹脂複合材用のガラス製品である。
Description
本発明は、樹脂複合材における使用に適したガラス製品に関し、より具体的には、樹脂複合材における使用に適した、ガラス繊維その他の形状を有するガラス製品に関する。
ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)は、軽量であるが引張強度や弾性率などの機械特性が低いプラスチックを、引張強度や弾性率などに優れるガラス繊維により補強した樹脂複合材であり、自動車用部品や電子電気機器など様々な用途に用いられている。樹脂複合材用のガラス繊維として、最も広く用いられているのはEガラス繊維である。特許文献1には、Eガラスより耐アルカリ性に優れた、樹脂補強用のガラス繊維が開示されている。このガラス繊維を構成するガラス組成物は、重量基準で、12%以上21%以下の酸化ジルコニウム(ZrO2)を含有し、酸化ナトリウム(Na2O)と酸化カリウム(K2O)とを含有率の合計が13%以上18%以下となる範囲で含有している(3頁右下欄)。
樹脂複合材の用途拡大に伴い、量産に適した樹脂複合材用のガラス繊維その他のガラス製品が求められている。そこで、本発明は、樹脂複合材における使用に適し、かつ量産にも適した、新たなガラス製品を提供することを目的とする。
本発明は、樹脂複合材用ガラス製品であって、
質量%で表示して、
55≦SiO2≦70、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦60、
0.1≦MgO≦10、
10≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
の成分を含有するガラス組成物を含む、ガラス製品を提供する。
質量%で表示して、
55≦SiO2≦70、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦60、
0.1≦MgO≦10、
10≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
の成分を含有するガラス組成物を含む、ガラス製品を提供する。
本発明によれば、樹脂複合材における使用に適し、かつ量産に適した、新たなガラス製品が提供される。
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の説明は本発明を特定の実施形態に限定する趣旨ではない。本明細書において、「実質的に含有しない」および「実質的に含有されない」は、含有率が、0.1質量%未満、0.05質量%未満、0.01質量%未満、さらに0.005質量%未満、特に0.003質量%未満、場合によっては0.001質量%未満であることを意味する。「実質的に」は、ガラス原料、製造装置、成形装置などに由来する微量の不純物の含有を許容する趣旨である。「主成分」は、質量基準で含有率が最も大きい成分を意味する。「T-Fe2O3」は、三酸化二鉄(Fe2O3)に換算した全酸化鉄を意味する。「アルカリ金属酸化物」は、酸化リチウム(Li2O)、酸化ナトリウム(Na2O)および酸化カリウム(K2O)を意味する。以下に述べる含有率の上限及び下限は、任意に組み合わせることができる。
本実施形態によれば、ガラス組成物における三酸化二ホウ素(B2O3)、酸化亜鉛(ZnO)およびアルカリ金属酸化物の含有率を制限しながらも、樹脂複合材の補強に適したガラス繊維その他のガラス製品を得ることができる。B2O3は、ガラス原料の熔融時に飛散しやすく、熔融窯の炉壁や蓄熱窯を浸食する。このため、B2O3の高い含有率は、製造装置の寿命に影響を及ぼしうる。ZnOの高い含有率は、原料コストを引き上げる要因となる。これらの成分の含有率が制限されているガラス組成物は、量産に適したものとなりうる。また、アルカリ金属酸化物の高い含有率は、ガラス製品のヤング率などを引き下げる要因になりうる。アルカリ金属酸化物の含有率が制限されているガラス組成物は、樹脂複合材の補強に適した特性を有しうる。以下ではまず、ガラス製品を構成するガラス組成物の詳細を説明する。
<ガラス組成物の成分>
ガラス組成物の一例(以下、ガラス組成A)は、質量%で表示して、
55≦SiO2≦70、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦60、
0.1≦MgO≦10、
10≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
の成分を含有する。
ガラス組成物の一例(以下、ガラス組成A)は、質量%で表示して、
55≦SiO2≦70、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦60、
0.1≦MgO≦10、
10≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
の成分を含有する。
ガラス組成Aは、BaOおよびF2を実質的に含有しない組成であってもよい。ガラス組成Aは、質量%で表示して、55≦SiO2≦67、の成分を含有していてもよい。ガラス組成Aは、質量%で表示して、55≦SiO2≦65、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、8≦Al2O3≦15、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、47≦(SiO2-Al2O3)≦57、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、1≦MgO≦5、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、15≦CaO≦30、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、0≦(Li2O+Na2O+K2O)<2、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、0≦TiO2≦5、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、0≦ZrO2<1、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、0≦ZrO2≦0.5、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、0≦T-Fe2O3≦5、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、0≦T-Fe2O3≦0.5、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、質量%で表示して、0≦T-Fe2O3<0.1、の成分を含有していてもよい。ガラス組成物Aは、ZnOを実質的に含有していなくてもよい。ガラス組成物Aは、TiO2を実質的に含有していなくてもよい。ガラス組成物Aは、B2O3を実質的に含有していなくてもよい。ガラス組成物Aは、SrOを実質的に含有していなくてもよい。ガラス組成物Aは、ZrO2を実質的に含有していなくてもよい。
ガラス組成Aにおける二酸化ケイ素(SiO2)の含有率は、55質量%以上69質量%以下でありうる。酸化アルミニウム(Al2O3)の含有率は、5質量%以上14質量%以下でありうる。(SiO2-Al2O3)は47質量%以上57質量%以下であってもよい。酸化マグネシウム(MgO)の含有率は、0.1質量%以上8質量%以下であってもよい。酸化カルシウム(CaO)の含有率は、10質量%以上28質量%以下であってもよい。三酸化二ホウ素(B2O3)の含有率は、0.1質量%以上2質量%未満であってもよい。ただし、ガラス組成Aは、B2O3を実質的に含有しない組成でありうる。酸化亜鉛(ZnO)の含有率は、0質量%以上1質量%以下であってもよい。アルカリ金属酸化物の含有率の合計(Li2O+Na2O+K2O)は、0.1質量%以上4質量%以下であってもよい。ただし、ガラス組成Aは、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しない組成でありうる。ガラス組成Aは、T-Fe2O3を0質量%以上5質量%以下の範囲で含みうる。ガラス組成Aは、上述した各成分以外の成分を実質的に含有しなくてもよい。
(ガラス組成Aの具体例)
以下に、より具体的なガラス組成Aとして、組成A-1および組成A-2を例示する。
以下に、より具体的なガラス組成Aとして、組成A-1および組成A-2を例示する。
(組成A-1)
組成A-1は、質量%表示で以下の成分を含有する。
55≦SiO2≦67、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
0.1≦MgO≦10、
10≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5
組成A-1は、質量%表示で以下の成分を含有する。
55≦SiO2≦67、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
0.1≦MgO≦10、
10≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5
ガラス組成A-1を有するガラス組成物は、耐熱性に優れ、高温に過熱されたときの変形が抑制されるとともに、化学的耐久性、特に耐酸性に優れる。
ガラス組成A-1における各成分について、以下に説明する。
(SiO2)
SiO2は、ガラスの骨格を形成する成分であり、組成A-1の主成分である。また、SiO2は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分であり、耐酸性を向上させる成分である。SiO2の含有率は、55質量%以上67質量%以下であるが、SiO2の含有率の下限は、56質量%以上でありうるし、57質量%以上、58質量%以上、59質量%以上でありうるし、60質量%より大きくてもよい。SiO2の含有率の上限は、65質量%以下でありうるし、64質量%以下、さらに63質量%以下でありうる。
(SiO2)
SiO2は、ガラスの骨格を形成する成分であり、組成A-1の主成分である。また、SiO2は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分であり、耐酸性を向上させる成分である。SiO2の含有率は、55質量%以上67質量%以下であるが、SiO2の含有率の下限は、56質量%以上でありうるし、57質量%以上、58質量%以上、59質量%以上でありうるし、60質量%より大きくてもよい。SiO2の含有率の上限は、65質量%以下でありうるし、64質量%以下、さらに63質量%以下でありうる。
(B2O3)
B2O3は、ガラスの骨格を形成する成分である。また、B2O3は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分でもある。B2O3の含有率の下限は、0.1質量%以上でありうる。B2O3の含有率の上限は、2質量%未満でありうるし、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下でありうる。B2O3の含有率の上限は、0.1質量%以下であってもよい。組成A-1はB2O3を実質的に含有しなくてもよい。
B2O3は、ガラスの骨格を形成する成分である。また、B2O3は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分でもある。B2O3の含有率の下限は、0.1質量%以上でありうる。B2O3の含有率の上限は、2質量%未満でありうるし、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下でありうる。B2O3の含有率の上限は、0.1質量%以下であってもよい。組成A-1はB2O3を実質的に含有しなくてもよい。
(Al2O3)
Al2O3は、ガラスの骨格を形成する成分である。また、Al2O3は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分でもあり、ガラスの耐水性を向上させる成分である。一方で、過度のAl2O3の含有は、ガラスの耐酸性を低下させる。Al2O3の含有率が5質量%以上15質量%以下では、ガラスの製造が難しくなるようなガラスの失透温度の上昇が抑えられるとともに、ガラスの耐酸性が高くなる。また、ガラスの融点が過度に高くなることがなく、原料を熔融する際の均一性が増す。Al2O3の含有率の下限は、6質量%以上でありうるし、7質量%以上、8質量%以上、8.5質量%以上、9質量%以上、9.5質量%以上、10質量%以上、10.5質量%以上、11質量%以上、さらには11.1質量%以上でありうる。Al2O3の含有率の上限は、14質量%以下でありうるし、13質量%以下、12.5質量%以下、12質量%未満、さらには11.9質量%以下でありうる。
Al2O3は、ガラスの骨格を形成する成分である。また、Al2O3は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分でもあり、ガラスの耐水性を向上させる成分である。一方で、過度のAl2O3の含有は、ガラスの耐酸性を低下させる。Al2O3の含有率が5質量%以上15質量%以下では、ガラスの製造が難しくなるようなガラスの失透温度の上昇が抑えられるとともに、ガラスの耐酸性が高くなる。また、ガラスの融点が過度に高くなることがなく、原料を熔融する際の均一性が増す。Al2O3の含有率の下限は、6質量%以上でありうるし、7質量%以上、8質量%以上、8.5質量%以上、9質量%以上、9.5質量%以上、10質量%以上、10.5質量%以上、11質量%以上、さらには11.1質量%以上でありうる。Al2O3の含有率の上限は、14質量%以下でありうるし、13質量%以下、12.5質量%以下、12質量%未満、さらには11.9質量%以下でありうる。
(SiO2-Al2O3)
ガラスの耐酸性向上の観点からは、SiO2の含有率からAl2O3の含有率を引いた値(SiO2-Al2O3)の下限は、47質量%以上、48質量%超、48.5質量%以上、49質量%超でありうるし、さらには49.5質量%以上でありうる。また、(SiO2-Al2O3)の上限は、57質量%以下でありうるし、56質量%以下、55質量%以下、54質量%以下、53質量%以下、さらには52質量%以下でありうる。
ガラスの耐酸性向上の観点からは、SiO2の含有率からAl2O3の含有率を引いた値(SiO2-Al2O3)の下限は、47質量%以上、48質量%超、48.5質量%以上、49質量%超でありうるし、さらには49.5質量%以上でありうる。また、(SiO2-Al2O3)の上限は、57質量%以下でありうるし、56質量%以下、55質量%以下、54質量%以下、53質量%以下、さらには52質量%以下でありうる。
(SiO2-B2O3-Al2O3)
ガラスの耐酸性向上の観点からは、SiO2の含有率からB2O3の含有率を引いてさらにAl2O3の含有率を引いた値(SiO2-B2O3-Al2O3)の下限は、45質量%以上、46質量%以上、47質量%以上、48質量%超、48.5質量%以上、49質量%超でありうるし、さらには49.5質量%以上でありうる。また、(SiO2-B2O3-Al2O3)の上限は、56質量%以下でありうるし、55.5質量%以下、55質量%以下、54.5質量%以下、54質量%以下、53.5質量%以下、53質量%以下、52質量%以下、さらには51質量%以下でありうる。
ガラスの耐酸性向上の観点からは、SiO2の含有率からB2O3の含有率を引いてさらにAl2O3の含有率を引いた値(SiO2-B2O3-Al2O3)の下限は、45質量%以上、46質量%以上、47質量%以上、48質量%超、48.5質量%以上、49質量%超でありうるし、さらには49.5質量%以上でありうる。また、(SiO2-B2O3-Al2O3)の上限は、56質量%以下でありうるし、55.5質量%以下、55質量%以下、54.5質量%以下、54質量%以下、53.5質量%以下、53質量%以下、52質量%以下、さらには51質量%以下でありうる。
(MgO、CaO)
MgOおよびCaOは、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。また、MgOおよびCaOは、ヤング率を向上させる成分でもある。MgOの含有率は、0.1質量%以上10質量%以下であるが、下限は、0.5質量%以上でありうるし、1質量%以上、1.5質量%以上、さらには2質量%以上でありうる。MgOの含有率の上限は、8質量%以下、6質量%以下、5質量%以下、4.5質量%以下、さらには4質量%以下でありうる。
MgOおよびCaOは、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。また、MgOおよびCaOは、ヤング率を向上させる成分でもある。MgOの含有率は、0.1質量%以上10質量%以下であるが、下限は、0.5質量%以上でありうるし、1質量%以上、1.5質量%以上、さらには2質量%以上でありうる。MgOの含有率の上限は、8質量%以下、6質量%以下、5質量%以下、4.5質量%以下、さらには4質量%以下でありうる。
CaOの含有率は、10質量%以上30質量%以下であるが、下限は、12質量%以上でありうるし、13質量%以上、14質量%以上、15質量%以上、16質量%以上、17質量%以上、さらには18質量%以上でありうる。CaOの含有率の上限は、28質量%以下でありうるし、27質量%以下、26質量%以下、25質量%以下、24.5質量%以下、24質量%以下、さらには23質量%以下でありうる。
(MgO+CaO)
ガラスの熔融性や成形性に、MgOおよびCaOの含有率の和(MgO+CaO)の値は影響を与え得る。ガラスの製造に適した熔融性や成形性を得る観点からは、(MgO+CaO)の下限は、15質量%以上が好ましく、16質量%以上、17質量%以上、18質量%以上、19質量%以上、20質量%以上、21質量%以上、22質量%以上でありうる。また、(MgO+CaO)の上限は、40質量%以下が好ましく、35質量%以下、32質量%以下、30質量%以下、29質量%以下、28質量%以下、27質量%以下、26質量%以下でありうる。
ガラスの熔融性や成形性に、MgOおよびCaOの含有率の和(MgO+CaO)の値は影響を与え得る。ガラスの製造に適した熔融性や成形性を得る観点からは、(MgO+CaO)の下限は、15質量%以上が好ましく、16質量%以上、17質量%以上、18質量%以上、19質量%以上、20質量%以上、21質量%以上、22質量%以上でありうる。また、(MgO+CaO)の上限は、40質量%以下が好ましく、35質量%以下、32質量%以下、30質量%以下、29質量%以下、28質量%以下、27質量%以下、26質量%以下でありうる。
(SrO)
組成A-1は酸化ストロンチウム(SrO)をさらに含有しうる。SrOは、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。一方で、過度のSrOの含有はガラスの耐酸性を低下させる。SrOの含有率の下限は、0.1質量%以上でありうるし、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、4質量%以上、5質量%以上、6質量%以上、7質量%以上、さらには8質量%以上でありうる。SrOの含有率の上限は、15質量%以下でありうるし、12質量%以下、10質量%以下、8質量%以下、6質量%以下、5質量%以下、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下でありうる。SrOの含有率の上限は、0.1質量%以下であってもよい。組成A-1はSrOを実質的に含有しなくてもよい。
組成A-1は酸化ストロンチウム(SrO)をさらに含有しうる。SrOは、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。一方で、過度のSrOの含有はガラスの耐酸性を低下させる。SrOの含有率の下限は、0.1質量%以上でありうるし、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、4質量%以上、5質量%以上、6質量%以上、7質量%以上、さらには8質量%以上でありうる。SrOの含有率の上限は、15質量%以下でありうるし、12質量%以下、10質量%以下、8質量%以下、6質量%以下、5質量%以下、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下でありうる。SrOの含有率の上限は、0.1質量%以下であってもよい。組成A-1はSrOを実質的に含有しなくてもよい。
(MgO+CaO+SrO)
ガラスの熔融性や成形性に、MgO、CaOおよびSrOの含有率の合計(MgO+CaO+SrO)の値は影響を与え得る。ガラスの製造に適した熔融性や成形性を得る観点からは、(MgO+CaO+SrO)の下限は、15質量%以上が好ましく、18質量%以上、20質量%以上、21質量%以上、22質量%以上、23質量%以上、24質量%以上、25質量%以上、26質量%以上、27質量%以上、28質量%以上でありうる。また、(MgO+CaO+SrO)の上限は、40質量%以下が好ましく、38質量%以下、36質量%以下、35質量%以下、34質量%以下でありうる。
ガラスの熔融性や成形性に、MgO、CaOおよびSrOの含有率の合計(MgO+CaO+SrO)の値は影響を与え得る。ガラスの製造に適した熔融性や成形性を得る観点からは、(MgO+CaO+SrO)の下限は、15質量%以上が好ましく、18質量%以上、20質量%以上、21質量%以上、22質量%以上、23質量%以上、24質量%以上、25質量%以上、26質量%以上、27質量%以上、28質量%以上でありうる。また、(MgO+CaO+SrO)の上限は、40質量%以下が好ましく、38質量%以下、36質量%以下、35質量%以下、34質量%以下でありうる。
(BaO)
組成A-1は酸化バリウム(BaO)をさらに含有しうる。BaOは、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。一方で、過度のBaOの含有はガラスの耐酸性を低下させる。BaOの含有率の上限は、10質量%以下でありうるし、5質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、さらには0.1質量%以下でありうる。組成A-1はBaOを実質的に含有しなくてもよい。
組成A-1は酸化バリウム(BaO)をさらに含有しうる。BaOは、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。一方で、過度のBaOの含有はガラスの耐酸性を低下させる。BaOの含有率の上限は、10質量%以下でありうるし、5質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、さらには0.1質量%以下でありうる。組成A-1はBaOを実質的に含有しなくてもよい。
(MgO+CaO+SrO+BaO)
ガラスの熔融性や成形性に、MgO、CaO、SrOおよびBaOの含有率の合計(MgO+CaO+SrO+BaO)の値は影響を与え得る。ガラスの製造に適した熔融性や成形性を得る観点からは、(MgO+CaO+SrO+BaO)の下限は、15質量%以上が好ましく、18質量%以上、20質量%以上、21質量%以上、22質量%以上、23質量%以上、24質量%以上、25質量%以上、26質量%以上、27質量%以上、28質量%以上でありうる。また、(MgO+CaO+SrO+BaO)の上限は、40質量%以下が好ましく、38質量%以下、36質量%以下、35質量%以下、34質量%以下でありうる。
ガラスの熔融性や成形性に、MgO、CaO、SrOおよびBaOの含有率の合計(MgO+CaO+SrO+BaO)の値は影響を与え得る。ガラスの製造に適した熔融性や成形性を得る観点からは、(MgO+CaO+SrO+BaO)の下限は、15質量%以上が好ましく、18質量%以上、20質量%以上、21質量%以上、22質量%以上、23質量%以上、24質量%以上、25質量%以上、26質量%以上、27質量%以上、28質量%以上でありうる。また、(MgO+CaO+SrO+BaO)の上限は、40質量%以下が好ましく、38質量%以下、36質量%以下、35質量%以下、34質量%以下でありうる。
(ZnO)
ZnOは、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。ただし、ZnOは、その原料が相対的に高価であることから、その含有率は低いほうがよい。ZnOの含有率の上限は、2質量%以下でありうるし、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、さらには0.1質量%以下でありうる。組成A-1はZnOを実質的に含有しなくてもよい。
ZnOは、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。ただし、ZnOは、その原料が相対的に高価であることから、その含有率は低いほうがよい。ZnOの含有率の上限は、2質量%以下でありうるし、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、さらには0.1質量%以下でありうる。組成A-1はZnOを実質的に含有しなくてもよい。
(Li2O、Na2O、K2O)
アルカリ金属酸化物(Li2O、Na2O、K2O)は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。アルカリ金属酸化物の含有率の合計(Li2O+Na2O+K2O)の値が0質量%以上4質量%以下では、失透温度の過度な上昇を抑制しながら熔融ガラスの失透温度および粘度を、ガラスの製造に適した範囲とすることができる。また、ガラスの融点の上昇を抑え、ガラス原料のより均一な熔融を実施できながらも、ガラス転移温度が過度に低下することなく、高いガラスの耐熱性を確保できる。さらに、ガラスの耐酸性が高くなる。(Li2O+Na2O+K2O)の下限は、0質量%より大きくてもよいし、0.1質量%以上でありうる。(Li2O+Na2O+K2O)の上限は、3質量%以下でありうるし、2質量%以下、2質量%未満でありうる。(Li2O+Na2O+K2O)の値を0.1質量%以下としてもよい。組成A-1はアルカリ金属酸化物を実質的に含有しなくてもよい。Li2O、Na2O、およびK2Oのそれぞれは任意成分である。言い換えるとこれら各成分の含有率の下限は0であってもよい。
アルカリ金属酸化物(Li2O、Na2O、K2O)は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。アルカリ金属酸化物の含有率の合計(Li2O+Na2O+K2O)の値が0質量%以上4質量%以下では、失透温度の過度な上昇を抑制しながら熔融ガラスの失透温度および粘度を、ガラスの製造に適した範囲とすることができる。また、ガラスの融点の上昇を抑え、ガラス原料のより均一な熔融を実施できながらも、ガラス転移温度が過度に低下することなく、高いガラスの耐熱性を確保できる。さらに、ガラスの耐酸性が高くなる。(Li2O+Na2O+K2O)の下限は、0質量%より大きくてもよいし、0.1質量%以上でありうる。(Li2O+Na2O+K2O)の上限は、3質量%以下でありうるし、2質量%以下、2質量%未満でありうる。(Li2O+Na2O+K2O)の値を0.1質量%以下としてもよい。組成A-1はアルカリ金属酸化物を実質的に含有しなくてもよい。Li2O、Na2O、およびK2Oのそれぞれは任意成分である。言い換えるとこれら各成分の含有率の下限は0であってもよい。
酸化リチウム(Li2O)の含有率の下限は、0.1質量%以上でありうるし、0.2質量%以上、0.3質量%以上、さらには0.4質量%以上でありうる。Li2Oの含有率の上限は、4質量%以下でありうるし、3質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、さらには1質量%以下でありうる。
酸化ナトリウム(Na2O)の含有率の下限は、0.1質量%以上でありうるし、0.2質量%以上でありうる。Na2Oの含有率の上限は、4質量%以下でありうるし、3質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、さらには1質量%以下でありうる。
酸化カリウム(K2O)の含有率の下限は、0.1質量%以上でありうるし、0.2質量%以上でありうる。K2Oの含有率の上限は、4質量%以下でありうるし、3質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、さらには1質量%以下でありうる。
(TiO2)
組成A-1は二酸化チタン(TiO2)をさらに含有しうる。TiO2は、ガラスの熔融性および化学的耐久性を向上させ、ガラスの紫外線吸収特性を向上させる成分である。また、TiO2は、ガラスの耐酸性や耐水性を向上させる成分である。ただし、TiO2は、その原料が相対的に高価であることから、その含有率は低いほうがよい。TiO2の含有率の下限は、0.1質量%以上でありうる。TiO2の含有率の上限は、10質量%以下でありうるし、5質量%以下、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.3質量%以下、さらには0.2質量%以下でありうる。組成A-1はTiO2を実質的に含有しなくてもよい。
組成A-1は二酸化チタン(TiO2)をさらに含有しうる。TiO2は、ガラスの熔融性および化学的耐久性を向上させ、ガラスの紫外線吸収特性を向上させる成分である。また、TiO2は、ガラスの耐酸性や耐水性を向上させる成分である。ただし、TiO2は、その原料が相対的に高価であることから、その含有率は低いほうがよい。TiO2の含有率の下限は、0.1質量%以上でありうる。TiO2の含有率の上限は、10質量%以下でありうるし、5質量%以下、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.3質量%以下、さらには0.2質量%以下でありうる。組成A-1はTiO2を実質的に含有しなくてもよい。
(ZrO2)
組成A-1は酸化ジルコニウム(ZrO2)をさらに含有しうる。ZrO2は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。また、ZrO2は、ガラスの耐酸性や耐アルカリ性を向上させる成分である。ただし、ZrO2は、その原料が相対的に高価であることから、その含有率は低いほうがよい。ZrO2の含有率の上限は、7質量%以下でありうるし、6質量%以下、5質量%以下、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、1質量%以下、1質量%未満、0.5質量%以下、さらには0.1質量%以下でありうる。組成A-1はZrO2を実質的に含有しなくてもよい。
組成A-1は酸化ジルコニウム(ZrO2)をさらに含有しうる。ZrO2は、ガラス形成時の失透温度および粘度を調整する成分である。また、ZrO2は、ガラスの耐酸性や耐アルカリ性を向上させる成分である。ただし、ZrO2は、その原料が相対的に高価であることから、その含有率は低いほうがよい。ZrO2の含有率の上限は、7質量%以下でありうるし、6質量%以下、5質量%以下、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、1質量%以下、1質量%未満、0.5質量%以下、さらには0.1質量%以下でありうる。組成A-1はZrO2を実質的に含有しなくてもよい。
(Fe)
組成A-1は酸化鉄をさらに含有しうる。鉄(Fe)は、通常、Fe2+またはFe3+の状態で存在する。Fe3+はガラスの紫外線吸収特性を高める成分であり、Fe2+はガラスの熱線吸収特性を高める成分である。Feは、意図的に含ませなくとも、工業用原料により不可避的に混入する場合がある。Feの含有量が少なければ、ガラスの着色を防止することができる。Feの含有率の上限は、T-Fe2O3により表示して5質量%以下でありうるし、2質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.4質量%以下、0.3質量%以下、0.2質量%以下、0.1質量%以下、0.1質量%未満、0.08質量%以下、0.05質量%以下、0.04質量%以下、0.03質量%以下でありうる。Feの含有率の下限は、T-Fe2O3により表示して0.01質量%以上、0.05質量%以上、0.1質量%以上、さらに0.2質量%以上でありうる。特にアルカリ金属酸化物の含有率が低いガラス組成において、微量の酸化鉄はガラスの清澄の促進に寄与しうる。
組成A-1は酸化鉄をさらに含有しうる。鉄(Fe)は、通常、Fe2+またはFe3+の状態で存在する。Fe3+はガラスの紫外線吸収特性を高める成分であり、Fe2+はガラスの熱線吸収特性を高める成分である。Feは、意図的に含ませなくとも、工業用原料により不可避的に混入する場合がある。Feの含有量が少なければ、ガラスの着色を防止することができる。Feの含有率の上限は、T-Fe2O3により表示して5質量%以下でありうるし、2質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.4質量%以下、0.3質量%以下、0.2質量%以下、0.1質量%以下、0.1質量%未満、0.08質量%以下、0.05質量%以下、0.04質量%以下、0.03質量%以下でありうる。Feの含有率の下限は、T-Fe2O3により表示して0.01質量%以上、0.05質量%以上、0.1質量%以上、さらに0.2質量%以上でありうる。特にアルカリ金属酸化物の含有率が低いガラス組成において、微量の酸化鉄はガラスの清澄の促進に寄与しうる。
(F2、Cl2)
組成A-1はフッ素(F2)および塩素(Cl2)をさらに含有しうる。F2は、揮発し易いため、溶融時に飛散する可能性があるとともに、ガラス中の含有量を管理し難いという問題もある。F2の含有率の上限は、5質量%以下でありうるし、2質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.2質量%以下、さらには0.1質量%以下でありうる。組成A-1はF2を実質的に含有しなくてもよい。
組成A-1はフッ素(F2)および塩素(Cl2)をさらに含有しうる。F2は、揮発し易いため、溶融時に飛散する可能性があるとともに、ガラス中の含有量を管理し難いという問題もある。F2の含有率の上限は、5質量%以下でありうるし、2質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.2質量%以下、さらには0.1質量%以下でありうる。組成A-1はF2を実質的に含有しなくてもよい。
Cl2は、揮発し易いため、溶融時に飛散する可能性があるとともに、ガラス中の含有量を管理し難いという問題もある。Cl2の含有率の上限は、5質量%以下でありうるし、2質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、0.2質量%以下、さらには0.1質量%以下でありうる。組成A-1はCl2を実質的に含有しなくてもよい。
組成A-1は、次段落以降に質量%表示で記載する好ましい組成を有しうる。
55≦SiO2≦65、
0≦B2O3<2、
8≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
1≦MgO≦5、
20≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有し、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しない組成。
0≦B2O3<2、
8≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
1≦MgO≦5、
20≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有し、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しない組成。
60<SiO2≦67、
0≦B2O3<2、
8≦Al2O3<12、
48<(SiO2-Al2O3)≦57、
1≦MgO≦5、
20≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有する組成。
0≦B2O3<2、
8≦Al2O3<12、
48<(SiO2-Al2O3)≦57、
1≦MgO≦5、
20≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有する組成。
57≦SiO2≦65、
0≦B2O3<2、
8≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
1≦MgO≦5、
18≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0.1≦Li2O≦4、
0.1≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有する組成。
0≦B2O3<2、
8≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
1≦MgO≦5、
18≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0.1≦Li2O≦4、
0.1≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有する組成。
57≦SiO2≦65、
0≦B2O3<2、
8≦Al2O3<12、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
1≦MgO≦5、
18≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有し、ZrO2を実質的に含有しない組成。
0≦B2O3<2、
8≦Al2O3<12、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
1≦MgO≦5、
18≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有し、ZrO2を実質的に含有しない組成。
57≦SiO2≦65、
0.1≦B2O3<2、
8≦Al2O3≦15、
45≦(SiO2-B2O3-Al2O3)≦56、
1≦MgO≦5、
15≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有する組成。
0.1≦B2O3<2、
8≦Al2O3≦15、
45≦(SiO2-B2O3-Al2O3)≦56、
1≦MgO≦5、
15≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有する組成。
55≦SiO2≦65、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
0.1≦MgO≦5、
10≦CaO≦30、
0.1≦SrO≦15、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有する組成。
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦57、
0.1≦MgO≦5、
10≦CaO≦30、
0.1≦SrO≦15、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
の成分を含有する組成。
以上の各組成において、B2O3(ただし、0.1≦B2O3<2が成立する組成を除く)を実質的に含有しない組成。
以上の各組成において、0≦TiO2≦2、特に0.1≦TiO2≦2、がさらに成立する組成。
以上の各組成において、ZnOを実質的に含有しない組成。
以上の各組成において、TiO2を実質的に含有しない組成。
以上の各組成(ただし、ZrO2を実質的に含有しない組成を除く)において、0≦ZrO2≦7、がさらに成立する組成。
なお、以上の各組成において、0≦T-Fe2O3≦5は、0.1≦T-Fe2O3≦5、に置き換えることができる。
(組成A-2)
組成A-2は、質量%表示で以下の成分を含有する。
65<SiO2≦75、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
50<(SiO2-Al2O3)≦60、
1≦MgO≦10、
10≦CaO≦25、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
組成A-2は、質量%表示で以下の成分を含有する。
65<SiO2≦75、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
50<(SiO2-Al2O3)≦60、
1≦MgO≦10、
10≦CaO≦25、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
0≦T-Fe2O3≦5、
ガラス組成A-2は、耐熱性に優れ、高温に過熱されたときの変形が抑制されるとともに、化学的耐久性、特に耐酸性、に優れる。
ガラス組成A-2における各成分について、以下に説明する。ただし、各成分の役割について、ガラス組成A-1またはA-2と重複する記載は割愛する。
(SiO2)
SiO2は、組成A-2においても主成分である。SiO2の含有率は、65質量%より大きく75質量%以下であるが、下限は、66質量%以上でありうる。SiO2の含有率の上限は、72質量%以下でありうるし、70質量%以下、69質量%以下、68質量%以下、さらには67質量%以下でありうる。
(SiO2)
SiO2は、組成A-2においても主成分である。SiO2の含有率は、65質量%より大きく75質量%以下であるが、下限は、66質量%以上でありうる。SiO2の含有率の上限は、72質量%以下でありうるし、70質量%以下、69質量%以下、68質量%以下、さらには67質量%以下でありうる。
(B2O3)(Al2O3)
組成A-2において、B2O3およびAl2O3の含有率は、組成A-1と同様の上限及び下限を有しうる。
組成A-2において、B2O3およびAl2O3の含有率は、組成A-1と同様の上限及び下限を有しうる。
(SiO2-Al2O3)
組成A-2では、ガラスの耐酸性向上の観点から、SiO2の含有率からAl2O3の含有率を引いた値(SiO2-Al2O3)の下限は、50質量%超でありうるし、51質量%以上、52質量%以上、さらには53質量%超でありうる。また、(SiO2-Al2O3)の上限は、60質量%以下でありうるし、59質量%以下、58質量%以下、さらには57質量%以下でありうる。
組成A-2では、ガラスの耐酸性向上の観点から、SiO2の含有率からAl2O3の含有率を引いた値(SiO2-Al2O3)の下限は、50質量%超でありうるし、51質量%以上、52質量%以上、さらには53質量%超でありうる。また、(SiO2-Al2O3)の上限は、60質量%以下でありうるし、59質量%以下、58質量%以下、さらには57質量%以下でありうる。
(MgO、CaO)
組成A-2において、MgOの含有率は1質量%以上10質量%以下である。MgOの含有率の下限は、1.5質量%以上、さらには2質量%以上でありうる。MgOの含有率の上限は、8質量%以下でありうるし、6質量%以下、5質量%以下、4.5質量%以下、さらには4質量%以下でありうる。
組成A-2において、MgOの含有率は1質量%以上10質量%以下である。MgOの含有率の下限は、1.5質量%以上、さらには2質量%以上でありうる。MgOの含有率の上限は、8質量%以下でありうるし、6質量%以下、5質量%以下、4.5質量%以下、さらには4質量%以下でありうる。
組成A-2において、CaOの含有率は10質量%以上25質量%以下である。CaOの含有率の下限は、12質量%以上でありうるし、13質量%以上、14質量%以上、さらには15質量%より大きいことがありうる。CaOの含有率の上限は、23質量%以下でありうるし、22質量%以下、21質量%以下、さらには20質量%以下でありうる。
(SrO)
組成A-2はSrOをさらに含有しうる。組成A-2において、SrOの含有率の上限は、10質量%以下でありうるし、5質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、さらには0.1質量%未満でありうる。組成A-2はSrOを実質的に含有しなくてもよい。
組成A-2はSrOをさらに含有しうる。組成A-2において、SrOの含有率の上限は、10質量%以下でありうるし、5質量%以下、2質量%以下、1.5質量%以下、1質量%以下、0.5質量%以下、さらには0.1質量%未満でありうる。組成A-2はSrOを実質的に含有しなくてもよい。
(BaO)
組成A-2はBaOをさらに含有しうる。組成A-2においてBaOの含有率は組成A-1と同様の上限および下限を有しうる。組成A-2はBaOを実質的に含有しなくてもよい。
組成A-2はBaOをさらに含有しうる。組成A-2においてBaOの含有率は組成A-1と同様の上限および下限を有しうる。組成A-2はBaOを実質的に含有しなくてもよい。
(ZnO)
組成A-2においてZnOの含有率は組成A-1と同様の上限および下限を有しうる。組成A-2はZnOを実質的に含有しなくてもよい。
組成A-2においてZnOの含有率は組成A-1と同様の上限および下限を有しうる。組成A-2はZnOを実質的に含有しなくてもよい。
(Li2O、Na2O、K2O)
組成A-2において、アルカリ金属酸化物の含有率の合計(Li2O+Na2O+K2O)は0質量%以上4質量%以下である。(Li2O+Na2O+K2O)の下限は、0.1質量%以上でありうるし、1質量%以上、1.5質量%以上、さらには2質量%以上でありうる。(Li2O+Na2O+K2O)の上限は、3.5質量%以下でありうるし、3質量%以下でありうる。組成A-2はアルカリ金属酸化物を実質的に含有しなくてもよい。Li2O、Na2O、およびK2Oのそれぞれは任意成分である。言い換えるとこれら各成分の含有率の下限は0であってもよい。
組成A-2において、アルカリ金属酸化物の含有率の合計(Li2O+Na2O+K2O)は0質量%以上4質量%以下である。(Li2O+Na2O+K2O)の下限は、0.1質量%以上でありうるし、1質量%以上、1.5質量%以上、さらには2質量%以上でありうる。(Li2O+Na2O+K2O)の上限は、3.5質量%以下でありうるし、3質量%以下でありうる。組成A-2はアルカリ金属酸化物を実質的に含有しなくてもよい。Li2O、Na2O、およびK2Oのそれぞれは任意成分である。言い換えるとこれら各成分の含有率の下限は0であってもよい。
組成A-2では、Li2Oが、上述したアルカリ金属酸化物に基づく効果について特に高い寄与を示す。この観点からは、組成A-2におけるLi2Oの含有率の下限は、0.1質量%以上でありうるし、0.5質量%以上、さらには1質量%以上でありうる。Li2Oの含有率の上限は、4質量%以下でありうるし、3質量%以下、2.5質量%以下でありうるし、2質量%以下でありうる。
組成A-2において、Na2OおよびK2Oの含有率は、組成A-1と同様の上限および下限を有しうる。
(TiO2)
組成A-2はTiO2をさらに含有しうる。組成A-2においてTiO2の含有率は組成A-1と同様の上限および下限を有しうる。組成A-2はTiO2を実質的に含有しなくてもよい。
組成A-2はTiO2をさらに含有しうる。組成A-2においてTiO2の含有率は組成A-1と同様の上限および下限を有しうる。組成A-2はTiO2を実質的に含有しなくてもよい。
(ZrO2)
組成A-2はZrO2をさらに含有しうる。組成A-2においてZrO2の含有率は組成A-1と同様の上限および下限を有しうる。組成A-2はZrO2を実質的に含有しなくてもよい。組成A-2においても、0≦ZrO2≦7、がさらに成立してもよい。
組成A-2はZrO2をさらに含有しうる。組成A-2においてZrO2の含有率は組成A-1と同様の上限および下限を有しうる。組成A-2はZrO2を実質的に含有しなくてもよい。組成A-2においても、0≦ZrO2≦7、がさらに成立してもよい。
(Fe)(F2、Cl2)
組成A-2はFeを含有しうる。また、組成A-2はF2およびCl2をさらに含有しうる。これら各成分の好ましい含有率その他は、組成A-1と同様であるため、記載を省略する。
組成A-2はFeを含有しうる。また、組成A-2はF2およびCl2をさらに含有しうる。これら各成分の好ましい含有率その他は、組成A-1と同様であるため、記載を省略する。
(その他の成分)
ガラス組成Aは、その他の成分として、P2O5、Sc2O3、Y2O3、La2O3、CeO2、Pr2O3、Nd2O3、Pm2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、WO3、Nb2O5、Y2O3、MoO3、Ta2O5、MnO2およびCr2O3から選ばれる少なくとも1種を、それぞれ0質量%以上5質量%以下の含有率で含有しうる。これらの成分の許容される含有率は、それぞれについて2質量%未満でありうるし、1質量%未満、0.5質量%未満、さらには0.1質量%未満でありうる。これらの成分の許容される含有率の合計は、5質量%以下でありうるし、2%質量%未満、1質量%未満、0.5質量%未満、さらには0.1質量%未満でありうる。ただし、上記その他の成分は、それぞれ実質的に含有されていなくてもよい。また、ライタノイド(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の酸化物は、実質的に含有されていなくてもよい。
ガラス組成Aは、その他の成分として、P2O5、Sc2O3、Y2O3、La2O3、CeO2、Pr2O3、Nd2O3、Pm2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、WO3、Nb2O5、Y2O3、MoO3、Ta2O5、MnO2およびCr2O3から選ばれる少なくとも1種を、それぞれ0質量%以上5質量%以下の含有率で含有しうる。これらの成分の許容される含有率は、それぞれについて2質量%未満でありうるし、1質量%未満、0.5質量%未満、さらには0.1質量%未満でありうる。これらの成分の許容される含有率の合計は、5質量%以下でありうるし、2%質量%未満、1質量%未満、0.5質量%未満、さらには0.1質量%未満でありうる。ただし、上記その他の成分は、それぞれ実質的に含有されていなくてもよい。また、ライタノイド(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)の酸化物は、実質的に含有されていなくてもよい。
また、ガラス組成Aは、添加物として、SO3、Br2、I2、SnO2、As2O3およびSb2O3から選ばれる少なくとも1種を、それぞれ0質量%以上1質量%以下の含有率で含有しうる。これらの成分の許容される含有率は、それぞれについて0.5質量%未満でありうるし、0.2質量%未満、さらには0.1質量%未満でありうる。これらの成分の許容される含有率の合計は、1質量%以下でありうるし、0.5%質量%未満、0.2質量%未満、さらには0.1質量%未満でありうる。ただし、上記その他の成分は、それぞれ実質的に含有されていなくてもよい。
ガラス組成Aは、H2O、OH、H2、CO2、CO、He、Ne、ArおよびN2を、それぞれ0質量%以上0.1質量%以下の含有率で含有しうる。これらの成分の許容される含有率は、それぞれについて0.05質量%未満でありうるし、0.03質量%未満、さらには0.01質量%未満でありうる。これらの成分の許容される含有率の合計は、0.1質量%以下でありうるし、0.05%質量%未満、0.03質量%未満、さらには0.01質量%未満でありうる。ただし、上記その他の成分は、それぞれ実質的に含有されていなくてもよい。
ガラス組成Aは、微量の貴金属元素を含有していてもよい。例えば、Pt、Rh、Au、Osなどの貴金属元素を、それぞれ0質量%以上0.1質量%以下の含有率で含むことができる。これらの成分の許容される含有率は、それぞれについて0.1質量%未満でありうるし、0.05質量%未満、0.03質量%未満、さらには0.01質量%未満でありうる。これらの成分の許容される含有率の合計は、0.1質量%以下でありうるし、0.05%質量%未満、0.03質量%未満、さらには0.01質量%未満でありうる。ただし、上記その他の成分は、それぞれ実質的に含有されていなくてもよい。
ガラス組成Aは、CuOを実質的に含有しない組成でありうる。また、ガラス組成物は、CoOを実質的に含有しない組成でありうる。さらに、ガラス組成Aは、PbOを実質的に含有しない組成でありうる。また、ガラス組成Aは、NiOを実質的に含有しない組成でありうる。
<特性>
本実施形態のガラス組成物がとりうる特性について、以下、説明する。
(熔融特性)
熔融ガラスの粘度が1000dPa・sec(1000poise)となるときの温度は、当該ガラスの作業温度と呼ばれ、ガラスの成形に最も適する温度である。ガラス繊維などのガラス製品を製造する場合、ガラスの作業温度が1100℃以上であれば、ガラス繊維径などガラス製品の形状のばらつきを小さくできる。作業温度が1300℃以下であれば、ガラスを熔融する際の燃料費を低減でき、ガラス製造装置が熱による腐食を受け難くなり、装置寿命が延びる。作業温度の下限は、1100℃以上でありうるし、1120℃以上、1140℃以上、1150℃以上、1160℃以上、1170℃以上、1180℃以上、さらには1200℃以上でありうる。作業温度の上限は、1300℃以下でありうるし、1280℃以下、1270℃以下、1260℃以下、さらには1250℃以下でありうる。
本実施形態のガラス組成物がとりうる特性について、以下、説明する。
(熔融特性)
熔融ガラスの粘度が1000dPa・sec(1000poise)となるときの温度は、当該ガラスの作業温度と呼ばれ、ガラスの成形に最も適する温度である。ガラス繊維などのガラス製品を製造する場合、ガラスの作業温度が1100℃以上であれば、ガラス繊維径などガラス製品の形状のばらつきを小さくできる。作業温度が1300℃以下であれば、ガラスを熔融する際の燃料費を低減でき、ガラス製造装置が熱による腐食を受け難くなり、装置寿命が延びる。作業温度の下限は、1100℃以上でありうるし、1120℃以上、1140℃以上、1150℃以上、1160℃以上、1170℃以上、1180℃以上、さらには1200℃以上でありうる。作業温度の上限は、1300℃以下でありうるし、1280℃以下、1270℃以下、1260℃以下、さらには1250℃以下でありうる。
作業温度から失透温度を差し引いた温度差ΔTが大きいほど、ガラス成形時に失透が生じ難く、均質なガラスを高い歩留りで製造できる。ΔTは0℃以上でありうるし、10℃以上、20℃以上、30℃以上、40℃以上、さらには50℃以上でありうる。一方、ΔTが200℃以下であれば、ガラス組成の調整が容易になる。ΔTは200℃以下でありうるし、180℃以下、160℃以下、さらには90℃以下でありうる。なお、失透温度は、熔融ガラス素地中に結晶が生成し、成長しはじめるときの温度である。ΔTは、例えば、20℃以上90℃以下である。
ガラス繊維のうち、ガラス長繊維は、例えば、熔融ガラス素地を窯槽底部に設けられたブッシングのノズルより引き出し、巻取機により連続的に巻き取り、繊維状に紡糸することにより製造される。ガラス短繊維は、例えば、熔融ガラス素地を窯槽底部より高速回転させたスピナーに流し出し、遠心力によりスピナー側面に設けられた穴から飛び出した繊維状のガラスを、ガスジェット等の圧力でさらに細く引き延ばすことにより製造される。フレーク状ガラスも、ブロー法、カップ法などと呼ばれる方法により、熔融ガラスから製造される。粉末状ガラスも同様である。これらの製造工程を勘案すると、ガラス組成物には、熔融性に優れていて成形性が良好であること、適正な温度-粘度特性を持つこと、および作業温度よりも失透温度が低いことが望ましい。
(ヤング率)
ガラス製品は、該製品を形成するガラス組成物のヤング率が高いほど弾力性が良く、ガラス繊維強化プラスチックを始めとする、ガラス製品により強化された樹脂複合材の機械特性が向上する。ここで、ヤング率(GPa)は、通常の超音波法により、ガラス中を伝播する弾性波の縦波速度と横波速度とを測定し、別にアルキメデス法により測定したガラスの密度とから求めることができる。このヤング率の下限は75GPa以上でありうるし、85GPa以上、86GPa以上、87GPa以上、88GPa以上、さらには89GPa以上でありうる。ヤング率の上限は好ましくは100GPa以下でありうるし、99GPa以下、98GPa以下、97GPa以下、96GPa以下、さらには95GPa以下でありうる。
ガラス製品は、該製品を形成するガラス組成物のヤング率が高いほど弾力性が良く、ガラス繊維強化プラスチックを始めとする、ガラス製品により強化された樹脂複合材の機械特性が向上する。ここで、ヤング率(GPa)は、通常の超音波法により、ガラス中を伝播する弾性波の縦波速度と横波速度とを測定し、別にアルキメデス法により測定したガラスの密度とから求めることができる。このヤング率の下限は75GPa以上でありうるし、85GPa以上、86GPa以上、87GPa以上、88GPa以上、さらには89GPa以上でありうる。ヤング率の上限は好ましくは100GPa以下でありうるし、99GPa以下、98GPa以下、97GPa以下、96GPa以下、さらには95GPa以下でありうる。
(化学的耐久性)
樹脂複合材の補強用途における化学的耐久性の指標としては、耐酸性、耐水性および耐アルカリ性が適切である。
耐酸性の指標としては、後述する質量減少率ΔW1が採用され、このΔW1が小さいほど耐酸性が高いことを示す。ガラス繊維その他のガラス製品をプラスチックの補強に用いる場合、ガラス製品のΔW1は5.0質量%以下であることが好ましい。したがって、ΔW1は、5.0質量%以下でありうるし、4.0質量%以下、3.0質量%以下、2.0質量%以下、1.5質量%以下、1.2質量%以下、1.0質量%以下、0.9質量%以下、0.8質量%以下、0.7質量%以下、0.6質量%以下、0.5質量%以下、0.4質量%以下、さらには0.35質量%以下でありうる。本実施形態により実現できるΔW1は、例えば、0.01~5.0質量%である。
耐水性の指標としては、後述する質量減少率ΔW2が採用され、この質量減少率ΔW2が小さいほど耐水性が高いことを示す。ガラス繊維その他のガラス製品をプラスチックの補強に用いる場合、ガラス製品のΔW2は0.50質量%未満であることが好ましい。ΔW2は、0.5質量%未満でありうるし、0.45質量%以下、0.4質量%以下、0.35質量%以下、0.3質量%以下、0.25質量%以下、さらには0.2質量%以下でありうる。本実施形態により実現できるΔW2は、例えば、0.01質量%以上0.50質量%未満である。
樹脂複合材の補強用途における化学的耐久性の指標としては、耐酸性、耐水性および耐アルカリ性が適切である。
耐酸性の指標としては、後述する質量減少率ΔW1が採用され、このΔW1が小さいほど耐酸性が高いことを示す。ガラス繊維その他のガラス製品をプラスチックの補強に用いる場合、ガラス製品のΔW1は5.0質量%以下であることが好ましい。したがって、ΔW1は、5.0質量%以下でありうるし、4.0質量%以下、3.0質量%以下、2.0質量%以下、1.5質量%以下、1.2質量%以下、1.0質量%以下、0.9質量%以下、0.8質量%以下、0.7質量%以下、0.6質量%以下、0.5質量%以下、0.4質量%以下、さらには0.35質量%以下でありうる。本実施形態により実現できるΔW1は、例えば、0.01~5.0質量%である。
耐水性の指標としては、後述する質量減少率ΔW2が採用され、この質量減少率ΔW2が小さいほど耐水性が高いことを示す。ガラス繊維その他のガラス製品をプラスチックの補強に用いる場合、ガラス製品のΔW2は0.50質量%未満であることが好ましい。ΔW2は、0.5質量%未満でありうるし、0.45質量%以下、0.4質量%以下、0.35質量%以下、0.3質量%以下、0.25質量%以下、さらには0.2質量%以下でありうる。本実施形態により実現できるΔW2は、例えば、0.01質量%以上0.50質量%未満である。
ガラス組成物の耐酸性及び耐水性を指標とすることもできる。
耐酸性の指標としては、後述する質量減少率ΔWが採用され、このΔWが小さいほど耐酸性が高いことを示す。ガラス組成物のΔWは7.0質量%以下であることが好ましい。したがって、ΔWは、7.0質量%未満でありうるし、5.0質量%以下、2.0質量%以下、1.0質量%以下、0.8質量%以下、0.6質量%以下、0.5質量%以下、0.4質量%以下、0.3質量%以下、0.25質量%以下、さらには0.2質量%以下でありうる。本実施形態により実現できるΔWは、例えば、0.01~7.0質量%である。
耐水性の指標としては、後述するアルカリ溶出量が採用され、これが小さいほど耐水性が高いことを示す。ガラス組成物のアルカリ溶出量は5.0質量%未満であることが好ましい。アルカリ溶出量は、3.0質量%未満でありうるし、1.0質量%以下、0.5質量%以下、0.3質量%以下、0.25質量%以下、0.2質量%以下、さらには0.15質量%以下でありうる。本実施形態により実現できるアルカリ溶出量は、例えば、0.01質量%以上5.0質量%未満である。
耐酸性の指標としては、後述する質量減少率ΔWが採用され、このΔWが小さいほど耐酸性が高いことを示す。ガラス組成物のΔWは7.0質量%以下であることが好ましい。したがって、ΔWは、7.0質量%未満でありうるし、5.0質量%以下、2.0質量%以下、1.0質量%以下、0.8質量%以下、0.6質量%以下、0.5質量%以下、0.4質量%以下、0.3質量%以下、0.25質量%以下、さらには0.2質量%以下でありうる。本実施形態により実現できるΔWは、例えば、0.01~7.0質量%である。
耐水性の指標としては、後述するアルカリ溶出量が採用され、これが小さいほど耐水性が高いことを示す。ガラス組成物のアルカリ溶出量は5.0質量%未満であることが好ましい。アルカリ溶出量は、3.0質量%未満でありうるし、1.0質量%以下、0.5質量%以下、0.3質量%以下、0.25質量%以下、0.2質量%以下、さらには0.15質量%以下でありうる。本実施形態により実現できるアルカリ溶出量は、例えば、0.01質量%以上5.0質量%未満である。
このような化学的耐久性に優れたガラスにより構成されるガラス製品は、ガラス繊維強化プラスチック等に好適に使用することができる。
(屈折率)
ガラス組成物の屈折率nDは、例えば、1.525~1.600であってもよい。屈折率nDは、波長589.3nmにおける屈折率である。屈折率nDは、例えば、1.525以上、1.530以上、1.535以上、1.540以上、1.545以上、1.550以上、さらに1.555以上であってもよく、1.600以下、1.595以下、1.590以下、1.585以下、さらに1.580以下であってもよい。ガラス組成物のnDと、使用する樹脂のnDとの差ΔnDは、小さいことが望ましく、例えば、0.010以下、0.005以下、0.003以下、さらに0.002以下であってもよい。
ガラス組成物の屈折率nDは、例えば、1.525~1.600であってもよい。屈折率nDは、波長589.3nmにおける屈折率である。屈折率nDは、例えば、1.525以上、1.530以上、1.535以上、1.540以上、1.545以上、1.550以上、さらに1.555以上であってもよく、1.600以下、1.595以下、1.590以下、1.585以下、さらに1.580以下であってもよい。ガラス組成物のnDと、使用する樹脂のnDとの差ΔnDは、小さいことが望ましく、例えば、0.010以下、0.005以下、0.003以下、さらに0.002以下であってもよい。
ガラス組成物の屈折率nCは、例えば、1.520~1.595であってもよい。屈折率ncは、波長656.3nmにおける屈折率である。屈折率nCは、例えば、1.520以上、1.525以上、1.530以上、1.535以上、1.540以上、1.545以上、さらに1.550以上であってもよく、1.595以下、1.590以下、1.585以下、1.580以下、さらに1.575以下であってもよい。ガラス組成物のnCと、使用する樹脂のnCとの差ΔnCは、小さいことが望ましく、例えば、0.010以下、0.005以下、0.003以下、さらに0.002以下であってもよい。
<ガラス製品>
本実施形態のガラス製品は、補強材、より具体的には樹脂複合材用補強材、として機能しうる。ガラス製品は、その形状が特に限定されるわけではないが、例えば、ガラス繊維およびガラスフィラーからなる群より選択される少なくとも1種であってもよい。
本実施形態のガラス製品は、補強材、より具体的には樹脂複合材用補強材、として機能しうる。ガラス製品は、その形状が特に限定されるわけではないが、例えば、ガラス繊維およびガラスフィラーからなる群より選択される少なくとも1種であってもよい。
(ガラス繊維)
本実施形態のガラス繊維は、上述したガラス組成物により構成される。本実施形態のガラス繊維は、ガラス長繊維であってもガラス短繊維であってもよい。ガラス長繊維は、粘度を制御したガラス融液をノズルから流出させ、巻き取り機によって巻き取って製造される。この連続繊維は、使用時に適切な長さに切断される。ガラス短繊維は、高圧空気、遠心力等によってガラス融液を吹き飛ばしながら製造される。ガラス短繊維は、綿状の形態を有しているためにグラスウールと呼ばれることもある。
本実施形態のガラス繊維は、上述したガラス組成物により構成される。本実施形態のガラス繊維は、ガラス長繊維であってもガラス短繊維であってもよい。ガラス長繊維は、粘度を制御したガラス融液をノズルから流出させ、巻き取り機によって巻き取って製造される。この連続繊維は、使用時に適切な長さに切断される。ガラス短繊維は、高圧空気、遠心力等によってガラス融液を吹き飛ばしながら製造される。ガラス短繊維は、綿状の形態を有しているためにグラスウールと呼ばれることもある。
ガラス繊維の平均繊維径は、例えば0.1~50μmである。ガラス繊維の平均繊維径は、平均繊維径は0.1μm以上、0.2μm以上、0.3μm以上、0.4μm以上、さらには0.5μm以上であってもよく、50μm以下、40μm以下、30μm以下、25μm以下であってもよい。ガラス長繊維の場合、平均繊維径は1μm以上、2μm以上、3μm以上、4μm以上、さらには5μm以上であってもよい。ガラス短繊維の場合、平均繊維径は10μm以下、5μm以下、4μm以下、3μm以下、2μm以下、さらには1μm以下であってもよい。
ガラス繊維は、例えば、ロービング、ロービングクロス、連続ストランドマット、ミルドファイバー、フィラメントマット、チョップドストランド、ヤーン、ガラスクロスおよびガラステープからなる群より選ばれる少なくとも1種、特に、ロービング、ロービングクロス、連続ストランドマット、フィラメントマット、ヤーン、ガラスクロスおよびガラステープからなる群より選ばれる少なくとも1種であってもよい。
(ガラスフィラー)
ガラスフィラーは、ガラス繊維には該当しない形状を有する。ガラスフィラーは、例えば、フレーク状ガラスおよび粉末状ガラスからなる群より選択される少なくとも1種であってもよい。
ガラスフィラーは、ガラス繊維には該当しない形状を有する。ガラスフィラーは、例えば、フレーク状ガラスおよび粉末状ガラスからなる群より選択される少なくとも1種であってもよい。
フレーク状ガラスは、鱗片状ガラスとも呼ばれ、フレーク状の形状を有する。フレーク状ガラスの平均厚さは、例えば0.1~15μm、さらに0.3~10μmである。フレーク状ガラスの厚さは、フレーク状ガラス10の両主面間の距離tに相当する。フレーク状ガラスの平均粒子径は、例えば0.2~15000μmである。フレーク状ガラスのアスペクト比は、例えば2~1000である。アスペクト比は、平均粒子径を平均厚さで除して求めることができる。平均厚さは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて100枚以上のフレーク状ガラスの厚さtを測定し、その平均値を算出して求めることができる。フレーク状ガラスの平均粒子径は、レーザ回折散乱法により測定された粒度分布において累積堆積百分率が50%に相当する粒子径(D50)により定めることができる。フレーク状ガラスは、公知のブロー法、カップ法等により得ることができる。フレーク状ガラスは、ごく薄い薄片状の形状を有していてもよい。
粉末状ガラスは、ガラスビーズ、ガラス粉末などとも呼ばれ、粒子状の形状を有する。粉末状ガラスは、例えば、ガラスを粉砕することによって製造される。ガラス粉末の平均粒子径は、例えば0.1~500μm、さらに1~100μmである。粉末状ガラスの粒子径は、同体積の球体の直径として定義される。
粉末状ガラスは、ガラスビーズ、ガラス粉末などとも呼ばれ、粒子状の形状を有する。粉末状ガラスは、例えば、ガラスを粉砕することによって製造される。ガラス粉末の平均粒子径は、例えば0.1~500μm、さらに1~100μmである。粉末状ガラスの粒子径は、同体積の球体の直径として定義される。
<樹脂複合材>
本実施形態の樹脂複合材は、上記で説明したガラス繊維などの補強材を含む。すなわち、本実施形態の樹脂複合材は、補強材によって補強されている。樹脂複合材は、例えば、ガラス繊維強化プラスチック (GFRP)、ガラス長繊維マット強化熱可塑性プラスチック(GMT)であってもよい。樹脂複合材に含まれる樹脂は、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などであってよいが、これらに制限されるわけではない。樹脂複合材は、樹脂および補強材以外の添加材を含んでいてもよい。
本実施形態の樹脂複合材は、上記で説明したガラス繊維などの補強材を含む。すなわち、本実施形態の樹脂複合材は、補強材によって補強されている。樹脂複合材は、例えば、ガラス繊維強化プラスチック (GFRP)、ガラス長繊維マット強化熱可塑性プラスチック(GMT)であってもよい。樹脂複合材に含まれる樹脂は、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などであってよいが、これらに制限されるわけではない。樹脂複合材は、樹脂および補強材以外の添加材を含んでいてもよい。
樹脂複合材に適した樹脂の具体例を以下に示す。
ポリエチレン、ポリアミド(ナイロン)、ポリ塩化ビニル、メチルメタクリレート・スチレン共重合体、エポキシ樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ポリジアリルフタレート、ポリエチレンテレフタラート、非晶ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリ(1,3-ブタジエン)、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリイソプレン、ポリ[(N-2-メトキシエチル)メタクリルアミド]、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、ポリ(1,3-ジクロロプロピルメタクリレート)、ポリ[2-クロロ-1-(クロロメチル)エチルメタクリレート]、ポリアクロレイン、ポリ(1-ビニル-2-ピロリドン)、ポリ(N-メチルマレイミド-alt-イソブテン)、ポリ(シクロヘキシル・α-クロロアクリレート)、ポリ(2-クロロエチル・α-クロロアクリレート)、ブタジエン・スチレン共重合体、ポリ(2-アミノエチルメタクリレート)、ポリフルフリルメタクリレート、ポリブチルメルカプチルメタクリレート、ポリ(1-フェニル-n-アミルメタクリレート)、ポリ(N-メチルメタクリルアミド)、尿素樹脂(ユリア樹脂)、ポリ(sec-ブチル・α-ブロモアクリレート)、ポリ(シクロヘキシル・α-ブロモアクリレート)、ポリブロモエチルメタクリレート、ポリエチルメルカプチルメタクリレート、ポリ(N-アリルメタクリルアミド)、ポリ(1-フェニルエチルメタクリレート)、ポリ(2-ビニルテトラヒドロフラン)、ポリビニルフラン、ポリ(メチル・m-クロロフェニルエチルシロキサン)、ポリ(p-メトキシベンジルメタクリレート)、ポリイソプロピルメタクリレート、ポリ(p-イソプロピルスチレン)、ポリ(p,p’-キシレニルジメタクリレート)、ポリシクロヘキシルメチルシラン、ポリ(1-フェニルアリルメタクリレート)、ポリ(p-シクロヘキシルフェニルメタクリレート)、ポリ(2-フェニルエチルメタクリレート)、ポリ(メチル・m-クロロフェニルシロキサン)、ポリ[4,4-ヘプタン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリ[1-(o-クロロフェニル)エチルメタクリレート」、ポリ[オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-1-プロピルプチリデン-1,4-フェニレン]、スチレン・マレイン酸共重合体、ポリ(1-フェニルシクロヘキシルメタクリレート)、ポリ(2,2,2’-トリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-1,3-ジメチルブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(メチル・α-ブロモアクリレート)、ポリ(ベンジルメタクリレート)、ポリ[2-(フェニルスルホニル)エチルメタクリレート]、ポリ(m-クレジルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンイソブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(o-メトキシフェニルメタクリレート)、ポリ(フェニルメタクリレート)、ポリ(o-クレジルメタクリレート)、ポリ(2,3-ジブロモプロピルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-1-メチル-ブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(オキシ-2,6-ジメチルフェニレン)、ポリ安息香酸ビニル、ポリ[2,2-プロパン・ビス[4-(2-メチルフェニル)]カーボネート]、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ[1,1-ブタン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリ(1,2-ジフェニルエチルメタクリレート)、ポリ(o-クロロベンジルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-sec-ブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(オキシペンタエリトリトールオキシフタロイル)、ポリ(m-ニトロベンジルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンイソプロピリデン-1,4-フェニレン)、ポリ[N-(2-フェニルエチル)メタクリルアミド]、ポリ[1,1-シクロヘキサン・ビス[4-(2,6-ジクロロフェニル)]カーボネート]、ポリ(4-メトキシ-2-メチルスチレン)、ポリ(o-メチルスチレン)、ポリ[2,2-プロパン・ビス[4-(2-クロロフェニル)]カーボネート]、ポリ[1,1-シクロヘキサン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンシクロヘキシリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(o-メトキシスチレン)、ポリ(ジフェニルメチルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンエチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ[1,1-エタン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリプロピレンスルフィド、ポリ(p-ブロモフェニルメタクリレート)、ポリ(N-ベンジルメタクリルアミド)、ポリ(p-メトキシスチレン)、ポリ(4-メトキシスチレン)、ポリ[1,1-シクロペンタン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリ(o-クロロジフェニルメチルメタクリレート)。
ポリエチレン、ポリアミド(ナイロン)、ポリ塩化ビニル、メチルメタクリレート・スチレン共重合体、エポキシ樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ポリジアリルフタレート、ポリエチレンテレフタラート、非晶ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリ(1,3-ブタジエン)、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリイソプレン、ポリ[(N-2-メトキシエチル)メタクリルアミド]、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、ポリ(1,3-ジクロロプロピルメタクリレート)、ポリ[2-クロロ-1-(クロロメチル)エチルメタクリレート]、ポリアクロレイン、ポリ(1-ビニル-2-ピロリドン)、ポリ(N-メチルマレイミド-alt-イソブテン)、ポリ(シクロヘキシル・α-クロロアクリレート)、ポリ(2-クロロエチル・α-クロロアクリレート)、ブタジエン・スチレン共重合体、ポリ(2-アミノエチルメタクリレート)、ポリフルフリルメタクリレート、ポリブチルメルカプチルメタクリレート、ポリ(1-フェニル-n-アミルメタクリレート)、ポリ(N-メチルメタクリルアミド)、尿素樹脂(ユリア樹脂)、ポリ(sec-ブチル・α-ブロモアクリレート)、ポリ(シクロヘキシル・α-ブロモアクリレート)、ポリブロモエチルメタクリレート、ポリエチルメルカプチルメタクリレート、ポリ(N-アリルメタクリルアミド)、ポリ(1-フェニルエチルメタクリレート)、ポリ(2-ビニルテトラヒドロフラン)、ポリビニルフラン、ポリ(メチル・m-クロロフェニルエチルシロキサン)、ポリ(p-メトキシベンジルメタクリレート)、ポリイソプロピルメタクリレート、ポリ(p-イソプロピルスチレン)、ポリ(p,p’-キシレニルジメタクリレート)、ポリシクロヘキシルメチルシラン、ポリ(1-フェニルアリルメタクリレート)、ポリ(p-シクロヘキシルフェニルメタクリレート)、ポリ(2-フェニルエチルメタクリレート)、ポリ(メチル・m-クロロフェニルシロキサン)、ポリ[4,4-ヘプタン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリ[1-(o-クロロフェニル)エチルメタクリレート」、ポリ[オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-1-プロピルプチリデン-1,4-フェニレン]、スチレン・マレイン酸共重合体、ポリ(1-フェニルシクロヘキシルメタクリレート)、ポリ(2,2,2’-トリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-1,3-ジメチルブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(メチル・α-ブロモアクリレート)、ポリ(ベンジルメタクリレート)、ポリ[2-(フェニルスルホニル)エチルメタクリレート]、ポリ(m-クレジルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンイソブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(o-メトキシフェニルメタクリレート)、ポリ(フェニルメタクリレート)、ポリ(o-クレジルメタクリレート)、ポリ(2,3-ジブロモプロピルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-1-メチル-ブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(オキシ-2,6-ジメチルフェニレン)、ポリ安息香酸ビニル、ポリ[2,2-プロパン・ビス[4-(2-メチルフェニル)]カーボネート]、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ[1,1-ブタン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリ(1,2-ジフェニルエチルメタクリレート)、ポリ(o-クロロベンジルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-sec-ブチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(オキシペンタエリトリトールオキシフタロイル)、ポリ(m-ニトロベンジルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンイソプロピリデン-1,4-フェニレン)、ポリ[N-(2-フェニルエチル)メタクリルアミド]、ポリ[1,1-シクロヘキサン・ビス[4-(2,6-ジクロロフェニル)]カーボネート]、ポリ(4-メトキシ-2-メチルスチレン)、ポリ(o-メチルスチレン)、ポリ[2,2-プロパン・ビス[4-(2-クロロフェニル)]カーボネート]、ポリ[1,1-シクロヘキサン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンシクロヘキシリデン-1,4-フェニレン)、ポリ(o-メトキシスチレン)、ポリ(ジフェニルメチルメタクリレート)、ポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレンエチリデン-1,4-フェニレン)、ポリ[1,1-エタン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリプロピレンスルフィド、ポリ(p-ブロモフェニルメタクリレート)、ポリ(N-ベンジルメタクリルアミド)、ポリ(p-メトキシスチレン)、ポリ(4-メトキシスチレン)、ポリ[1,1-シクロペンタン・ビス(4-フェニル)カーボネート]、ポリ(o-クロロジフェニルメチルメタクリレート)。
上述したとおり、樹脂複合材において、補強材であるガラス製品の屈折率と樹脂の屈折率との差は小さいことが望ましい。ガラス製品の屈折率と樹脂の屈折率との差が小さいほど、ガラス製品と樹脂との間の界面における光の散乱が小さくなるため、樹脂の透明性を維持することができ、樹脂複合材の光線透過率が高くなる。樹脂の屈折率nDの例を表1に示す。なお、樹脂の屈折率は、適切なモノマーとの共重合によって調整することが可能である。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明の実施形態をさらに具体的に説明する。
(実施例および比較例)
表2~6に示した組成となるように、珪砂等の通常のガラス原料を調合し、実施例および比較例毎にガラス原料のバッチを作製した。電気炉を用いて、各バッチを1500~1600℃まで加熱して溶融させ、組成が均一になるまで約4時間そのまま維持した。その後、溶融したガラス(ガラス溶融物)の一部を鉄板上に流し出し、電気炉中で室温まで徐冷し、バルクとしてのガラス組成物(板状物、ガラス試料)を得た。
(実施例および比較例)
表2~6に示した組成となるように、珪砂等の通常のガラス原料を調合し、実施例および比較例毎にガラス原料のバッチを作製した。電気炉を用いて、各バッチを1500~1600℃まで加熱して溶融させ、組成が均一になるまで約4時間そのまま維持した。その後、溶融したガラス(ガラス溶融物)の一部を鉄板上に流し出し、電気炉中で室温まで徐冷し、バルクとしてのガラス組成物(板状物、ガラス試料)を得た。
特性の評価法を以下に説明する。
(作業温度)
得られたガラス組成物について、通常の白金球引き上げ法により粘度と温度との関係を調べ、その結果から作業温度を求めた。ここで、白金球引き上げ法とは、溶融ガラス中に白金球を浸し、その白金球を等速運動で引き上げる際の負荷荷重(抵抗)と、白金球に働く重力および浮力などとの関係を、微小の粒子が流体中を沈降する際の粘度と落下速度との関係を示したストークス(Stokes)の法則にあてはめることにより、粘度を測定する方法である。
(作業温度)
得られたガラス組成物について、通常の白金球引き上げ法により粘度と温度との関係を調べ、その結果から作業温度を求めた。ここで、白金球引き上げ法とは、溶融ガラス中に白金球を浸し、その白金球を等速運動で引き上げる際の負荷荷重(抵抗)と、白金球に働く重力および浮力などとの関係を、微小の粒子が流体中を沈降する際の粘度と落下速度との関係を示したストークス(Stokes)の法則にあてはめることにより、粘度を測定する方法である。
(失透温度)
粒子径1.0~2.8mmの大きさに粉砕したガラス組成物を白金ボートに入れ、温度勾配(800~1400℃)を設けた電気炉中で2時間保持し、結晶の出現した位置に対応する電気炉の最高温度から失透温度を求めた。ガラスが白濁して結晶が観察できない場合は、白濁の出現した位置に対応する電気炉の最高温度を失透温度とした。ここで、粒子径は、ふるい分け法により測定された値である。なお、電気炉内の場所に応じて異なる温度(電気炉内の温度分布)は、予め測定されており、電気炉内の所定の場所に置かれたガラス組成物は、予め測定された、当該所定の場所の温度で加熱される。温度差ΔTは、作業温度から失透温度を差し引いた温度差である。
粒子径1.0~2.8mmの大きさに粉砕したガラス組成物を白金ボートに入れ、温度勾配(800~1400℃)を設けた電気炉中で2時間保持し、結晶の出現した位置に対応する電気炉の最高温度から失透温度を求めた。ガラスが白濁して結晶が観察できない場合は、白濁の出現した位置に対応する電気炉の最高温度を失透温度とした。ここで、粒子径は、ふるい分け法により測定された値である。なお、電気炉内の場所に応じて異なる温度(電気炉内の温度分布)は、予め測定されており、電気炉内の所定の場所に置かれたガラス組成物は、予め測定された、当該所定の場所の温度で加熱される。温度差ΔTは、作業温度から失透温度を差し引いた温度差である。
(ヤング率)
ヤング率Eは、通常の超音波法により、ガラス中を伝播する弾性波の縦波速度vlと横波速度vtを測定し、別にアルキメデス法により測定したガラスの密度ρから、E=3ρ・vt 2・(vl 2-4/3・vt 2)/(vl 2-vt 2)の式により求めた。
ヤング率Eは、通常の超音波法により、ガラス中を伝播する弾性波の縦波速度vlと横波速度vtを測定し、別にアルキメデス法により測定したガラスの密度ρから、E=3ρ・vt 2・(vl 2-4/3・vt 2)/(vl 2-vt 2)の式により求めた。
(引張弾性率)
得られたガラス組成物(バルク)を用いてガラス単繊維(フィラメント)を作製した。すなわち、ガラス組成物(バルク)を電気炉で再溶融した後、冷却しながらペレットに成形した。このペレットを用いて、直径が15μmであるガラス単繊維を作製した。得られたガラス繊維について、引張弾性率を日本産業規格(JIS)の「炭素繊維-単繊維の引張特性の試験方法 R7606:2000」に準拠した方法により測定した。
得られたガラス組成物(バルク)を用いてガラス単繊維(フィラメント)を作製した。すなわち、ガラス組成物(バルク)を電気炉で再溶融した後、冷却しながらペレットに成形した。このペレットを用いて、直径が15μmであるガラス単繊維を作製した。得られたガラス繊維について、引張弾性率を日本産業規格(JIS)の「炭素繊維-単繊維の引張特性の試験方法 R7606:2000」に準拠した方法により測定した。
(化学的耐久性)
・耐酸性ΔW
ガラス組成物の質量減少率ΔWの測定は、日本光学硝子工業会規格(JOGIS)の「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法(粉末法)06-2019」に準拠した方法により行った。ガラス試料を粉砕して得たガラス粉末をふるい分け法によりふるい分けた。詳しくは、JIS Z 8801に規定される補助網ふるい710μmおよび標準網ふるい600μmを通過し、標準網ふるい425μmを通過しない大きさのガラス粉末を、ガラスの比重と同じグラム数量り取った。このガラス粉末を、80℃、10質量%の硫酸水溶液100mLに72時間浸漬した場合の質量減少率を求め、この質量減少率をΔWとした。ここでは、JOGISの測定方法で用いられる0.01N(mol/L)硝酸水溶液の代わりに、10質量%の硫酸水溶液を用いた。また、硫酸水溶液の温度は80℃とし、液量は、JOGISの測定方法における80mLの代わりに、100mLとした。さらに、処理時間は、JOGISの測定方法における60分間の代わりに、72時間とした。
・アルカリ溶出量
アルカリ溶出量の測定は、日本工業規格(JIS)の「化学分析用ガラス器具の試験方法 R 3502‐1995」に準拠した方法により行った。ガラス試料を粉砕して得たガラス粉末をJIS Z 8801に規定の標準網ふるいにかけ、目開き420μmの標準網ふるいを通過し、目開き250μmの標準網ふるいにとどまったガラス粉末を、ガラスの比重と同じグラム数量秤り取った。このガラス粉末を100℃の蒸留水50mLに1時間浸漬した後、この水溶液中のアルカリ成分を0.01Nの硫酸で滴定した。滴定に要した0.01Nの硫酸のミリリットル数に0.31を乗じることにより、Na2Oに換算したアルカリ成分のミリグラム数を求め、このミリグラム数をアルカリ溶出量とした。このアルカリ溶出量が小さいほど耐水性が高いことを示す。
・耐酸性ΔW1
直径15μmのガラス単繊維を長さ20mmに切断し、ガラスの比重と同じグラム数量り取り、このガラス繊維を80℃、10質量%の硫酸水溶液100mLに24時間浸漬した場合の質量減少率を求め、この質量減少率をΔW1とした。
・耐水性ΔW2
直径15μmのガラス単繊維を長さ20mmに切断し、ガラスの比重と同じグラム数量り取り、このガラス繊維を80℃、蒸留水100mLに24時間浸漬した場合の質量減少率を求め、この質量減少率をΔW2とした。
なお、上記質量減少率は、浸漬前の質量をWa、浸漬後の質量をWbとして、以下の式に基づいて算出した。
質量減少率(%)={(Wa-Wb)/Wa}×100
・耐酸性ΔW
ガラス組成物の質量減少率ΔWの測定は、日本光学硝子工業会規格(JOGIS)の「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法(粉末法)06-2019」に準拠した方法により行った。ガラス試料を粉砕して得たガラス粉末をふるい分け法によりふるい分けた。詳しくは、JIS Z 8801に規定される補助網ふるい710μmおよび標準網ふるい600μmを通過し、標準網ふるい425μmを通過しない大きさのガラス粉末を、ガラスの比重と同じグラム数量り取った。このガラス粉末を、80℃、10質量%の硫酸水溶液100mLに72時間浸漬した場合の質量減少率を求め、この質量減少率をΔWとした。ここでは、JOGISの測定方法で用いられる0.01N(mol/L)硝酸水溶液の代わりに、10質量%の硫酸水溶液を用いた。また、硫酸水溶液の温度は80℃とし、液量は、JOGISの測定方法における80mLの代わりに、100mLとした。さらに、処理時間は、JOGISの測定方法における60分間の代わりに、72時間とした。
・アルカリ溶出量
アルカリ溶出量の測定は、日本工業規格(JIS)の「化学分析用ガラス器具の試験方法 R 3502‐1995」に準拠した方法により行った。ガラス試料を粉砕して得たガラス粉末をJIS Z 8801に規定の標準網ふるいにかけ、目開き420μmの標準網ふるいを通過し、目開き250μmの標準網ふるいにとどまったガラス粉末を、ガラスの比重と同じグラム数量秤り取った。このガラス粉末を100℃の蒸留水50mLに1時間浸漬した後、この水溶液中のアルカリ成分を0.01Nの硫酸で滴定した。滴定に要した0.01Nの硫酸のミリリットル数に0.31を乗じることにより、Na2Oに換算したアルカリ成分のミリグラム数を求め、このミリグラム数をアルカリ溶出量とした。このアルカリ溶出量が小さいほど耐水性が高いことを示す。
・耐酸性ΔW1
直径15μmのガラス単繊維を長さ20mmに切断し、ガラスの比重と同じグラム数量り取り、このガラス繊維を80℃、10質量%の硫酸水溶液100mLに24時間浸漬した場合の質量減少率を求め、この質量減少率をΔW1とした。
・耐水性ΔW2
直径15μmのガラス単繊維を長さ20mmに切断し、ガラスの比重と同じグラム数量り取り、このガラス繊維を80℃、蒸留水100mLに24時間浸漬した場合の質量減少率を求め、この質量減少率をΔW2とした。
なお、上記質量減少率は、浸漬前の質量をWa、浸漬後の質量をWbとして、以下の式に基づいて算出した。
質量減少率(%)={(Wa-Wb)/Wa}×100
(屈折率)
ガラス組成物について、アッベ屈折率計を用いることにより、赤色水素C線(光の波長656.3nm)の屈折率nC、黄色ナトリウムD線(光の波長589.3nm)の屈折率nDを測定した。
ガラス組成物について、アッベ屈折率計を用いることにより、赤色水素C線(光の波長656.3nm)の屈折率nC、黄色ナトリウムD線(光の波長589.3nm)の屈折率nDを測定した。
これらの測定結果を表2~6に示した。なお、表中のガラス組成は、すべて質量%で表示した値である。
実施例1~48からは、ヤング率84~93GPa、引張弾性率76~88GPa、作業温度1210~1288℃、ΔT(作業温度-失透温度)2~88℃、ΔW0.10~0.96、アルカリ溶出量0.07~0.18、屈折率nC1.535~1.575、nD1.539~1.578、ΔW10.25~2.61質量、ΔW20.16~0.46質量%の結果が得られた。
比較例1のガラス組成物はCガラス組成を有する。Cガラスはヤング率および引張弾性率に劣る。比較例2のガラス組成物はEガラス組成を有する。Eガラスは、耐酸性に劣り、ヤング率および引張弾性率でもやや劣る。CガラスおよびEガラスは、B2O3の含有率が高く、製造設備への影響も懸念される。比較例3のガラス組成物はSガラス組成を有する。Sガラスは、作業温度が高く、ΔTが負であって、量産性にやや劣る。
さらに、実施例1~32及び35~48のガラス組成物を用い、ブロー法により、厚み0.5~1μm、平均粒径100~500μmのフレーク状ガラスを作製した。また同じく、実施例1~32及び35~48のガラス組成物を用い、直径15μmのガラス長繊維を粉砕して、平均繊維長50~250μmのミルドファイバーを作製した。こうして得たフレーク状ガラス及びミルドファイバーについて、浸液法により、屈折率nDを測定した。結果を表7および表8に示す。表7に示したとおり、実施例49~94のフレーク状ガラスからは、屈折率nD1.535~1.575の結果が得られた。また、表8に示すとおり、実施例95~140のミルドファイバーからは、屈折率nD1.533~1.572の結果が得られた。
Claims (30)
- 樹脂複合材用ガラス製品であって、
質量%で表示して、
55≦SiO2≦70、
0≦B2O3<2、
5≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2-Al2O3)≦60、
0.1≦MgO≦10、
10≦CaO≦30、
0≦ZnO≦2、
0≦(Li2O+Na2O+K2O)≦4、
の成分を含有するガラス組成物を含む、ガラス製品。 - 前記ガラス製品が、ガラス繊維およびガラスフィラーからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、BaOおよびF2を実質的に含有しない、請求項1又は2に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、55≦SiO2≦67、の成分を含有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、55≦SiO2≦65、の成分を含有する、請求項4に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、8≦Al2O3≦15、の成分を含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、47≦(SiO2-Al2O3)≦57、の成分を含有する、請求項1~6のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、1≦MgO≦5、の成分を含有する、請求項1~7のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、15≦CaO≦30、の成分を含有する、請求項1~8のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、0≦(Li2O+Na2O+K2O)<2、の成分を含有する、請求項1~9のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、0≦TiO2≦5、の成分を含有する、請求項1~10のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、0≦ZrO2<1、の成分を含有する、請求項1~11のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、0≦ZrO2≦0.5、の成分を含有する、請求項12に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、0≦T-Fe2O3≦5、の成分を含有する、請求項1~13のいずれか1項に記載のガラス製品。
ただし、T-Fe2O3は、Fe2O3に換算した全酸化鉄である。 - 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、0≦T-Fe2O3≦0.5、の成分を含有する、請求項14のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、質量%で表示して、0≦T-Fe2O3<0.1、の成分を含有する、請求項15に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、ZnOを実質的に含有しない、請求項1~16のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、TiO2を実質的に含有しない、請求項1~17のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、B2O3を実質的に含有しない、請求項1~18のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、SrOを実質的に含有しない、請求項1~19のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物が、ZrO2を実質的に含有しない、請求項1~20のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物の粘度が1000dPa・secであるときの温度を作業温度としたとき、前記作業温度が1300℃以下である、請求項1~21のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物の粘度が1000dPa・secであるときの温度を作業温度としたとき、前記作業温度から失透温度を差し引いた温度差ΔTが0℃以上である、請求項1~22のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ガラス組成物の粘度が1000dPa・secであるときの温度を作業温度としたとき、前記作業温度が1200~1300℃である、請求項1~23のいずれか1項に記載のガラス製品。
- 前記ΔT(作業温度-失透温度)が2~90℃である、請求項23に記載のガラス製品。
- ガラス繊維である、請求項2に記載のガラス製品。
- ガラスフィラーである、請求項2に記載のガラス製品。
- ロービング、ロービングクロス、連続ストランドマット、ミルドファイバー、フィラメントマット、チョップドストランド、ヤーン、ガラスクロスおよびガラステープからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項26に記載のガラス製品。
- 前記ガラスフィラーが、フレーク状ガラスおよび粉末状ガラスからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項27に記載のガラス製品。
- 請求項1~29のいずれか1項に記載のガラス製品を含む樹脂複合材。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022-057490 | 2022-03-30 | ||
JP2022057490 | 2022-03-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023190981A1 true WO2023190981A1 (ja) | 2023-10-05 |
Family
ID=88202169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/013382 WO2023190981A1 (ja) | 2022-03-30 | 2023-03-30 | 樹脂複合材用ガラス製品 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TW202402697A (ja) |
WO (1) | WO2023190981A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007529401A (ja) * | 2004-03-17 | 2007-10-25 | サン−ゴバン ベトロテックス フランス ソシエテ アノニム | 有機及び/又は無機材料を強化することができるガラスストランド |
WO2007148758A1 (ja) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | 鱗片状ガラス |
US20190055156A1 (en) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Brucite as a source of magnesium oxide in glass compositions |
-
2023
- 2023-03-30 WO PCT/JP2023/013382 patent/WO2023190981A1/ja unknown
- 2023-03-30 TW TW112112371A patent/TW202402697A/zh unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007529401A (ja) * | 2004-03-17 | 2007-10-25 | サン−ゴバン ベトロテックス フランス ソシエテ アノニム | 有機及び/又は無機材料を強化することができるガラスストランド |
WO2007148758A1 (ja) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | 鱗片状ガラス |
US20190055156A1 (en) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Brucite as a source of magnesium oxide in glass compositions |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202402697A (zh) | 2024-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101931391B1 (ko) | 고 굴절율 유리 조성물 | |
CN102482142B (zh) | 改善了模量的不含锂玻璃 | |
JP2022186762A (ja) | 高いホウ素アルミノシリケートの組成の割には改善された低い熱膨張係数を有する、改善された低い誘電率の繊維を作製するための、MgO、ZnO、および希土類酸化物の使用 | |
JPWO2008156090A1 (ja) | ガラス組成物 | |
JP7480142B2 (ja) | 改善された比弾性率を有する高性能ガラス繊維組成物 | |
US8586491B2 (en) | Composition for high performance glass, high performance glass fibers and articles therefrom | |
CN106746597A (zh) | 光学玻璃 | |
CN115504675A (zh) | 高性能玻璃纤维组合物 | |
JP2013121905A (ja) | 樹脂複合体基板用ガラス | |
JP5809900B2 (ja) | ガラス組成物、並びにこれを用いたポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー及びポリカーボネート樹脂組成物 | |
WO2020230550A1 (ja) | ガラス繊維用ガラス組成物 | |
WO2023190981A1 (ja) | 樹脂複合材用ガラス製品 | |
JP5964219B2 (ja) | ガラスフィラー | |
JP5810086B2 (ja) | ガラスフィラー | |
EP2630094B1 (en) | Glass composition for producing high strength and high modulus fibers | |
JP5365265B2 (ja) | ガラス繊維及びそれを用いたポリカーボネート樹脂成形体 | |
JP2013159546A (ja) | ガラスフィラー | |
JP2024007454A (ja) | ガラス組成物 | |
JP2023510200A (ja) | より高い弾性率のための繊維ガラス組成物 | |
WO2023190982A1 (ja) | ガラス繊維 | |
WO2023190980A1 (ja) | ガラス繊維 | |
TWI826278B (zh) | 玻璃纖維及玻璃纖維用組成物 | |
WO2023190983A1 (ja) | ガラス繊維 | |
JPH06157072A (ja) | 耐蝕性ガラス繊維 | |
WO2024105894A1 (ja) | ガラス繊維およびガラス繊維用組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23780989 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |