專利名稱：玻璃纖維的制作方法
玻璃纖維
技術領域：
本發(fā)明涉及玻璃纖維，特別是高彈性玻璃纖維。
現(xiàn)有技術以往以來，作為強度或彈性模量優(yōu)異的玻璃纖維用玻璃，已知有由Si02、Al2O3及MgO的玻璃組合物構成的玻璃(S玻璃)。然而從1000泊溫度及液相溫度的觀點看來，S玻璃未必容易進行玻璃纖維的制造。此處，1000泊溫度是指玻璃的熔融粘度為1000泊的溫度、液相溫度是指降低熔融玻璃的溫度時，最初發(fā)生結(jié)晶析出的溫度。一般地，在使玻璃的熔融粘度成為1000泊附近而進行紡絲的情況，能有效率地制造玻璃纖維，因此紡絲通常在1000泊溫度與液相溫度的間的溫度范圍(作業(yè)溫度范圍)進行。S玻璃的該作業(yè)溫度范圍狹窄，熔融的玻璃即使在微小的溫度降低的影響下，也會容易發(fā)生結(jié)晶化(失透)。因此，為了穩(wěn)定地進行紡絲，在玻璃纖維的制造步驟中，有必要以良好的精準度來控制紡絲條件。就S玻璃的改良品而言，已知有含Si02、A1203、MgO及CaO的玻璃組合物(下述專利文獻I及專利文獻2)。在專利文獻I中公開了隨著液相溫度的降低纖維化變得容易的玻璃組合物。另外，在專利文獻2中公開了玻璃組合物，在約1000泊溫度的粘度所對應的溫度(纖維化溫度)與在液態(tài)玻璃及其一次結(jié)晶相之間存在平衡的最高溫度(液相線)之間的差距大。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特公昭62-001337號公報專利文獻2 :日本特表2009-514773號公報

發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的課題]然而，本發(fā)明人進行研究的結(jié)果，上述文獻的玻璃組合物雖然具有某種程度寬的作業(yè)溫度范圍，然而往往有1000泊溫度及液相溫度高的情況，而未必容易制造玻璃纖維。另外還有得到的玻璃纖維的彈性模量不足的傾向。于是，本發(fā)明鑒于這些現(xiàn)有技術的問題而完成，目的為提供制造容易并且具有充足的彈性模量玻璃纖維。用于解決課題的方法]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的玻璃纖維，其特征為具有以總重量為基準，SiO2的含量為57. O 63. O重量％、A1203的含量為19. O 23. O重量％、MgO的含量為10. O 15. O重量％、CaO的含量為4. O 11. O重量％，且Si02、Al203、Mg0及CaO的合計含量為99. 5重量％以上的組成。通過具有這樣的組成，能夠降低1000泊溫度及液相溫度，因此容易由玻璃組合物進行制造。此外還具有充足的彈性模量。在上述玻璃纖維的組成中，SiO2含量與Al2O3含量的合計含量優(yōu)選為77. O 85. O重量％。若該合計含量為85. O重量％以下，則能夠降低1000泊溫度及液相溫度，而容易由玻璃組合物進行制造。另一方面，若該合計含量為77. O重量％以上，則在玻璃中結(jié)晶析出的失透現(xiàn)象難以發(fā)生，因此在其制造時變得容易進行紡絲。另外，上述玻璃纖維的組成優(yōu)選SiO2含量/Al2O3含量以重量比計為2. 7 3. 2。只要在這樣的范圍，則玻璃纖維在其制造時的作業(yè)溫度范圍變寬，而且還將具有充足的彈
性模量。另外，在上述玻璃纖維的組成中，MgO含量與CaO含量的合計含量優(yōu)選為16. O重量％以上。此情況，玻璃纖維作為其原料的玻璃組合物的1000泊溫度及液相溫度低，此外還加上由于熔解玻璃的粘性降低，玻璃組合物變得容易熔融，因此更容易由玻璃組合物進行制造。此外，在上述玻璃纖維的組成中，MgO含量/CaO含量優(yōu)選以重量比計為O. 8
2.O。若該重量比為2. O以下，則液相溫度降低，因此可能使制造時的作業(yè)溫度范圍變寬。另一方面，若該重量比為O. 8以上，則玻璃纖維將具有充足的彈性模量。本發(fā)明另外還提供玻璃纖維，具有滿足下述條件的組成，在以(a) SiO2含量/(SiO2含量+MgO含量+CaO含量)X 100、(b)MgO含量/ (SiO2含量+MgO含量+CaO含量)X 100、及(c) CaO含量/(SiO2含量+MgO含量+CaO含量)XlOO為坐標并由((a)、(b)、(c))所表示的3種成分相圖中，玻璃纖維的構成成分中的Si02、Mg0、及CaO這3種成分在由下述坐標點圍住的范圍內(nèi)((a) = 81. O、(b) = 19. O、(c) = O. O)、((a) = 71. O、(b) = 29. O、(c)=O. O)、((a) = 71. O、(b) = 15. O、(c) = 14. O)、((a) = 81. O、(b) = 8. O、(c) = 11. O)。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過使玻璃失透時最初形成的結(jié)晶(失透初相)成為堇青石結(jié)晶、或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶，能夠抑制失透速度。特別是在Al2O3設定為20重量％附近的情況，由于滿足上述3成分相圖的條件，失透初相成為堇青石結(jié)晶、或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶。因此，具有這種組成的玻璃纖維，即使在無法使在其制造時的作業(yè)溫度范圍變得足夠?qū)挼那闆r，也不會發(fā)生失透，而變得容易進行制造，而且具有充足的彈性模量。[發(fā)明的效果]依據(jù)本發(fā)明，通過具有特定的組成，可提供其制造容易、具有充足的彈性模量的玻璃纖維。


圖I表示玻璃纖維的SiO2、MgO及CaO這3種成分的組成的組成圖。圖2表示在將玻璃纖維的Al2O3含量固定于20重量％的情況下，SiO2, MgO及CaO這3種成分組成的組成圖。
具體實施例方式本實施方式的玻璃纖維的組成，其特征為含有Si02、Al203、Mg0及CaO的基本組成，而各成分含量在下述范圍內(nèi)。此外，含量以玻璃纖維組成的總重量為基準。(I) SiO2 57. O 63. O 重量％(2) Al2O3 :19. O 23. O 重量 %(3)Mg0 :10· O 15. O 重量％
(4) CaO :4· O 11. O 重量％(5)上述⑴ ⑷的合計99. 5重量％以上本實施方式的玻璃纖維由于具有上述組成，因此能夠使在由玻璃組合物進行制造時的作業(yè)溫度范圍充分變寬，同時還能夠具備與S玻璃同等的彈性模量。具體地，可將1000泊溫度定為1385°c以下(典型地為1350°C以下)，充分確保作業(yè)溫度范圍(典型地為40°C以上)，同時可高效地得到具有95GPa以上的程度(典型地為97 98GPa)的高彈性模量的玻璃纖維。若SiO2含量以玻璃纖維組成的總重量為基準為57. O重量％以上，則可提高作為玻璃纖維的機械強度，且化學性質(zhì)也穩(wěn)定。另一方面，若為63.0%重量以下，則1000泊溫度及液相溫度降低，因此玻璃的纖維制造容易。特別是為了使1000泊溫度成為1350°C以下，SiO2含量以玻璃纖維組成的總重量為基準，優(yōu)選為57. 5 62. O重量％，更優(yōu)選為58. O 61. O重量％。在Al2O3含量以玻璃纖維組成的總重量為基準為19. O重量％以上的情況，可使彈性模量提高。另一方面，在23. O重量％以下的情況，液相溫度降低，因此能夠使作業(yè)溫度范圍變寬。Al2O3含量以玻璃纖維組成的總重量為基準，優(yōu)選為19. 5 22. O重量％，更優(yōu)選為20. O 21. O重量％。在MgO含量以玻璃纖維組成的總重量為基準為10. O重量％以上的情況，可使玻璃纖維的彈性模量提高。另一方面，在15. O重量％以下的情況下，液相溫度降低，因此使作業(yè)溫度范圍變寬。MgO含量以玻璃纖維組成的總重量為基準，優(yōu)選為11. O 14. O重量％，更優(yōu)選為11. 5 13. O重量％。若CaO含量以玻璃纖維組成的總重量為基準為4. O 11. O重量％，則玻璃纖維的制造容易。即，在CaO含量以玻璃纖維組成的總重量為基準為4.0重量％以上的情況，液相溫度降低，因此使作業(yè)溫度范圍變寬。另一方面，在11. O重量％以下的情況下，可降低1000泊溫度及液相溫度。此外，若CaO含量為11. O重量％以上，則往往有玻璃組合物的液相溫度變高的情形，因此CaO含量以玻璃纖維組成的總重量為基準，優(yōu)選為5. 5 10. 5重量％，更優(yōu)選為7. O 10. O重量％。此外，由于在Si02、A1203、MgO及CaO的合計含量以玻璃纖維組成的總重量為基準為未滿99. 5重量％時，其他雜質(zhì)成分含量相對變多，因此將不能確保玻璃纖維制造時的作業(yè)溫度范圍，或所得到玻璃纖維的彈性模量。因此上述合計含量以玻璃纖維組成的總重量為基準，優(yōu)選為99. 7重量％以上，更優(yōu)選為99. 8重量％以上。在玻璃纖維的組成中，SiO2含量(定為A)與Al2O3含量(定為B)的合計含量(A+B)，優(yōu)選為77. O 85. O重量％，更優(yōu)選為78. O 82. O重量％。若A+B為85. O重量％以下，則能夠充分降低玻璃的熔融溫度，紡絲將變得容易。另外，若A+B為77. O重量％以上，則在玻璃中結(jié)晶析出的失透現(xiàn)象變得難以發(fā)生，因此在制造玻璃纖維時紡絲將變得容易。此外，為了使1000泊溫度成為1350°C以下，A+B優(yōu)選為81.0重量％以下。進一步而言，為了使液相溫度成為1300°C以下，A+B優(yōu)選為80. O重量％以下。在玻璃纖維的組成中，SiO2含量/Al2O3含量(定為A/B)以重量比計優(yōu)選為2. 7
3.2，更優(yōu)選為2. 9 3. I。若A/B為3. 2以下，則可得到具有高彈性模量的玻璃纖維。另外，若該重量比為2. 7以上，則可使液相溫度降低，同時可以抑制失透現(xiàn)象。
在玻璃纖維的組成中，MgO含量(定為C)與CaO含量(定為D)的合計含量(C+D)，優(yōu)選為16. O重量％以上，在C+D為16. O重量％以上的情況，可使1000泊溫度及液相溫度降低，而且還使玻璃組合物變得容易熔融，此外還可使粘性降低，因此能夠使玻璃纖維的制造變得容易。因此，(C+D)優(yōu)選為18. O重量％以上。在玻璃纖維的組成中，MgO含量/CaO含量(定為C/D)以重量比計優(yōu)選為O. 8
2.0，更優(yōu)選為I. O I. 8。若C/D為2. O以下，則由于液相溫度降低，因此能夠使作業(yè)溫度范圍變寬，例如可確保作業(yè)溫度范圍在40°C以上。另一方面，若C/D為O. 8以上，則可得到提高的玻璃纖維的彈性模量。另外如上所述，依據(jù)本發(fā)明人這次新發(fā)現(xiàn)的見解，含有SiO2' A1203、MgO及CaO的玻璃的失透速度，會受到失透初相的種類所影響。即，在失透初相為堇青石結(jié)晶、或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶的情況中，與其他結(jié)晶的情況相比，在液相溫度下結(jié)晶難以析出。因此，在將此組成的熔融玻璃加以紡絲的情況，可抑制在玻璃纖維的制造中所發(fā)生的斷裂等問題，而能夠穩(wěn)定地進行紡絲。由這樣的觀點看來，本實施方式的玻璃纖維優(yōu)選具有滿足下述條件的組成在以
(a)SiO2 含量 / (SiO2 含量 +MgO 含量 +CaO 含量)X 100、(b) MgO 含量 / (SiO2 含量 +MgO 含量+CaO含量)X 100、(c) CaO含量/(SiO2含量+MgO含量+CaO含量)X 100為坐標，并以((a)、
(b)、(c))所表示的3成分相圖中，該玻璃纖維的構成成分中的Si02、Mg0、及CaO這3種成分在由下述坐標點圍住的范圍內(nèi)((a) = 81. O、(b) = 19. O、(c) = O. O)、((a) = 71. O、(b)=29. O、(c) = O. O)、((a) = 71. O、(b) = 15. O、(c) = 14. O)、及((a) = 81. O、(b) = 8. O、
(c)= 11.0)。Al2O3含量為19. O 23. O重量％，特別是在20重量％附近的情況，具有這種組成的玻璃纖維用玻璃組合物，失透初相成為堇青石結(jié)晶、或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶，因此進一步在玻璃纖維的制造方面為有利的。此外，在Al2O3未滿19. O重量％的情況，在Si02、Mg0、Ca0的3成分相圖中，會有失透初相不能成為堇青石結(jié)晶、或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶的情形。為了使失透初相為堇青石結(jié)晶，Al2O3含量以總重量為基準優(yōu)選為19. 5重量％以上。本實施方式的玻璃纖維，在將Si02、Mg0、Ca0及Al2O3含量定為上述條件的基礎上，更優(yōu)選使失透初相成為堇青石結(jié)晶、或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶的組成。此處，以下對使失透初相成為堇青石結(jié)晶、或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶的組成進行說明。圖I為表示玻璃纖維中Si02、MgO及CaO這3種成分的組成的組成圖。在圖I中，點X表示(Si02，MgO,CaO) = (81.0重量％，19.0重量％，0.0重量％)的點，點 Y 表示(Si02，MgO，CaO) = (71.0重量％，29.0重量％，0.0重量％ )的點。另外，點Z表示(SiO2,MgO, CaO) = (71.0重量％，15.0重量％，14.0重量％)的點，點 W 表示(Si02，MgO，CaO) = (81. O 重量％，8. O 重量％，
11.0重量％)的點。即失透初相為堇青石結(jié)晶、或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶的組成，滿足在由點X、Y、Z及W圍住的四角形范圍內(nèi)的條件。此外，在上述點X、Y、Z、W中的各成分的重量％以玻璃纖維的Si02、Mg0及CaO這3種成分的合計定為100重量％時的含量來表示。附帶一提的是，玻璃纖維的組成除了 Si02、MgO及CaO以外的成分，還至少含Al2O3,因此由圖I所示的各成分含量與實際含量相異。例如在玻璃纖維的組成中，Al2O3含量為以總重量為基準為20. O重量％的情況，在點X、Y、Z、W中的實際的玻璃纖維組成中，各成分Si02、MgO及CaO的含量為上述數(shù)值乘以O. 8的值。圖2表示在Al2O3以總重量為基準為20. O重量％的情況下，SiO2, MgO及CaO這3種成分組成的組成圖。具體地，玻璃纖維的組成滿足的條件為以玻璃纖維組成的總重量為基準，成為在Al2O3含量為20. O重量％，SiO2含量為56. 8 64. 8重量％，MgO含量為
6.4 23. 2重量％，CaO含量為O. O 11. 2重量％的范圍內(nèi)、并成為在由點X、Y、Z、W及V圍住的區(qū)域內(nèi)。此外，在此組成圖中上述3種成分組成的區(qū)域會隨著Al2O3含量而改變。本實施方式的玻璃纖維的組成，基本上含有Si02、Mg0、Ca0及Al2O3,并具有上述特征組成，但還可含有其他成分，例如各成分的原料中已經(jīng)含有，或不可避免地混入等。作為其他成分，可列舉Na2O等堿金屬氧化物、Fe203、Na20、Ti02、Zr02、Mo02、Cr203等。這些其他成分合計含量以總重量為基準，可為未滿O. 5重量優(yōu)選未滿O. 3重量更優(yōu)選含有未滿O. 2重量％。此外，本實施方式的玻璃纖維，特別是為了謀求兼顧機械強度與紡絲性的提高而進行玻璃組成的微調(diào)等，也可含有Fe2O3與堿金族氧化物合計O. 4重量％以下，可以優(yōu)選
O.01重量％以上未滿O. 3重量％。另外，在此情況中，F(xiàn)e2O3含量優(yōu)選O. 01重量％以上未滿
O.3重量％，更優(yōu)選O. 03重量％以上未滿O. 2重量％。上述玻璃纖維可由玻璃組合物制造。玻璃纖維可為玻璃纖維單絲、由多個玻璃纖維單絲所構成的玻璃纖維束、對玻璃纖維束進行加捻所得到的玻璃纖維紗的任一形態(tài)。玻璃纖維的單絲纖維直徑可定為例如3 30 μ m，玻璃纖維束可通過將該單絲例如50 8000根加以集束而得到。另外，玻璃纖維紗可通過對于該玻璃纖維束進行例如13次/25_或其以下的加捻而制造。此外，玻璃纖維也可以作為在紙或塑料制的芯材的周圍纏繞10 200km左右的卷絲體來提供，或可以作為切斷成為I英寸左右的玻璃纖維(玻璃纖維短切束等)來提供。另外，使用本實施方式的玻璃纖維，還可以作為玻璃纖維織物、編織物、非織造布、氈、組合物、粗紗、粉末等來提供。另外，本實施方式的玻璃纖維可單獨使用，然而也可將公知的市售玻璃纖維或碳纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維等的2種以上組合使用。玻璃纖維的制造方法可采用再熔融法、直接熔融法等公知的方法。在這些公知的方法中，通常通過以高速將熔融后的玻璃組合物由數(shù)百至數(shù)千個鉬管嘴拉出，以使玻璃組合物纖維化，而得到玻璃纖維。此外，本實施方式所涉及的玻璃纖維的截面形狀，不全部都是通常的圓形，也可為橢圓、長橢圓、繭型的扁平截面纖維、或星型、四角形、三角形等特殊形狀截面纖維。特別是在玻璃纖維為扁平截面纖維或特殊形狀截面纖維的情況，需要以較高的粘度進行紡絲。因此，只要組成可使玻璃的失透初相成為堇青石結(jié)晶，或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶，則即使在高粘度即低溫下，熔融玻璃的結(jié)晶也難以析出，而能夠溫度地制造玻璃纖維。S卩，在玻璃纖維為扁平截面纖維或特殊形狀截面纖維的情況中，為了使制造容易并且具有充足的彈性模量，優(yōu)選滿足下述(I) (2)的條件。此外，為了更穩(wěn)定地進行玻璃纖維紡絲，優(yōu)選滿足下述(3)個條件。(I)玻璃纖維的組成以總重量為基準，SiO2含量為57. O 63. O重量％，Al2O3含量為19. O 23. O重量％，MgO含量為10. O 15. O重量％，CaO含量為4. O 11. O重量％，(2)Si02、Al203、Mg0及CaO的含量合計為99. 5重量％以上，(3)具有滿足下述條件的組成在以(a) SiO2含量/(SiO2含量+MgO含量+CaO含量)X100、(b) MgO 含量/(SiO2 含量+MgO 含量+CaO 含量)X 100、(c) CaO 含量 / (SiO2 含量
7+MgO含量+CaO含量)X 100為坐標，并以((a)、(b)、(c))所表示的3成分相圖中，Si02、Mg0及CaO這3種成分在由下述坐標點圍住的范圍內(nèi)((a) = 81. O、(b) = 19. O、(c) =0.0)、((a) = 71. O、(b) = 29. O、(c) = O. O)、((a) = 71. O、(b) = 15. O、(c) = 14. O)、及((a)=81. O、(b) = 8. O、(c) = 11. O)。此外，在扁平截面纖維或特殊形狀截面纖維的情況中，換算纖維直徑優(yōu)選為3 30 μ m,更優(yōu)選為5 20 μ m。另外，特別是在扁平截面纖維的情況中，扁平率優(yōu)選為2 8，更優(yōu)選為3 7。此處，換算纖維直徑是指纖維截面積相同的圓形截面纖維的直徑，扁平率是指假想與玻璃纖維截面外接的最小面積長方形時，此長方形的長邊與短邊的比(長邊/短邊)。然后，通過上述方法所得到的玻璃纖維可適用于各種用途。例如可適用于工業(yè)用原材料或汽車部件材料等所使用的FRP、FRTP用玻璃纖維、或電子材料的印刷電路板用層合板的玻璃纖維增強材料。另外，通過將本實施方式的玻璃纖維使用于增強材料(基體樹脂)，可制造玻璃纖維復合材。玻璃纖維復合材的制造方法會隨著所使用的基體樹脂而不同。在使用熱塑性樹脂的情況，通過可沖壓片材成形法、注射成形法、浸潰法等技術，可制造出玻璃纖維復合材。熱塑性樹脂可采用例如聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯(ABS)樹脂、甲基丙烯酸樹脂、氯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、聚縮醛樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯硫醚(PPS)樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂、液晶聚合物(LCP)樹脂、氟樹脂、聚醚酰亞胺(PEI)樹脂、聚芳酯(PAR)樹脂、聚砜(PSF)樹脂、聚醚砜(PES)樹脂、聚酰胺酰亞胺(PAI)樹脂等。另一方面，作為玻璃纖維復合材用的基體樹脂，在使用不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、環(huán)氧樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂等熱固化性樹脂的情況，可采用手鋪法、噴射法、樹脂轉(zhuǎn)移成形(RTM)法、片狀模塑料(SMS)法、塊狀模塑料(BMC)法、擠出法、單絲卷繞法、注射法等制造方法。在玻璃纖維復合材料中，除了基體樹脂以外，增強材料還可采用水泥、砂漿、混凝土、浙青、金屬、碳、陶瓷、天然橡膠、合成橡膠等。使用玻璃纖維的玻璃纖維復合材料，可使用作為以下所述各種用途的材料。例如在航空設施用途方面，可用于飛機用基材、內(nèi)裝材料、防震材了等，在車載相關用途方面，可用于制震增強材料、保險杠、引擎護板、擋泥板、車頂材料、車體、尾翼、消音過濾器、防撞板、散熱器、正時皮帶等。另外，在船舶相關用途方面，可使用于汽艇、帆船、魚船等，在建設 土木·建材相關用途方面，可使用于裝飾壁、透光天花板·照明燈外殼、表面貼布、防蟲網(wǎng)、卷簾、帳篷用膜材、背光看板、采光用波板 平板 折板、混凝土防蟲增強材料、外壁增強材料、涂膜防水材料、防煙垂壁、不可燃透明隔壁、投影幕、道路增強材料、浴缸、浴廁單元等，在休閑運動相關用途方面，可使用于釣竿、網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、滑雪板、安全帽等。另外，在電子機器相關用途方面，可使用于印刷電路板、絕緣板、端子板、IC用基板、電子機器外殼材料、電子部件用封裝材料、光學機器外殼材料、光學部件用封裝材料、絕緣支持體等，在工業(yè)施設相關用途方面，可使用于風車翼片、玻璃濾袋、不可燃絕熱材料的外覆材料、膠結(jié)砂輪的增強材料、鋁過濾器等，在農(nóng)業(yè)相關用途方面，可使用于塑料溫室、農(nóng)業(yè)用桿材、儲料桶槽等。另外，上述玻璃纖維復合材料，也可使用作為公知的纖維增強復合材料的增強材料。
[實施例]以下對本發(fā)明適合的實施例進一步詳細說明，而本發(fā)明并不受這些實施例所限定。[玻璃纖維用玻璃組合物的調(diào)制及其評估]調(diào)合玻璃原料使其成為表1、2及3中所示的組成，以基本組成為SiO2(A)、Al2O3 (B)、MgO (C)及CaO (D)的組成的玻璃組合物進行熔融紡絲，得到纖維直徑13 μ m的玻璃纖維。此外，所得到的玻璃纖維具有與作為原料的玻璃組合物同等的組成。然后針對各玻璃纖維，分別求得制造時的1000泊溫度、液相溫度及作業(yè)溫度范圍，同時評價耐失透性，分析失透初相的結(jié)晶，另外還測定最后所得到的玻璃纖維的彈性模量。將所得到的結(jié)果與組成一起公開于表1、2及3。這些特性系通過下述評價方法求得。(I) 1000泊溫度使用熔融在鉬坩鍋中的各個玻璃組成的玻璃，改變玻璃的熔融溫度同時以旋轉(zhuǎn)式B型粘度計連續(xù)測定粘度，將粘度為1000泊時所對應的溫度定為1000泊溫度。粘度的測定系以JIS Z8803-1991為基準進行測定。(2)液相溫度將各個玻璃組成的玻璃粉碎物置入鉬皿中，以設定1000°C至1500 V的溫度梯度的管狀電爐進行加熱。將結(jié)晶析出的溫度定為液相溫度。(3)作業(yè)溫度范圍由(1000泊溫度)-(液相溫度)計算出。(4)彈性模量彈性模量以超聲波法進行測定。測定在玻璃塊中傳遞的超音波(縱波聲速、橫波聲速)，由玻璃的比重、縱波聲速、橫波聲速的值計算出彈性模量。(5)耐失透性的評估使各個玻璃組合物在1000泊溫度以上熔融后，在比液相溫度低150°C ±50°C的溫度下放置6小時。接下來，觀察在此玻璃組合物的表面及內(nèi)部所發(fā)現(xiàn)到的結(jié)晶狀況，并以3階段進行評價。A表示沒有結(jié)晶析出。B表示在表面的一部分有結(jié)晶析出。C表示在表面及內(nèi)部有結(jié)晶析出。(6)失透初相的晶種使用測定了液相溫度的試樣，將所析出的結(jié)晶初相部加以粉碎，并以X射線衍射裝置進行分析，鑒定了晶種。此外，表I 3的失透初相的晶種依照下述記載。表中，在表示有2種以上的晶種的情況下，則表示可確認兩種晶種混合存在。COR :堇青石(Cordierite)ANO 丐長石(Anorthite)PYR :輝石(Pyroxene)MUL :富鋁紅柱石(Mullite)TRI :鱗石英(Tridymite)SPI :尖晶石(Spinel)FOR :續(xù)撤攬石(Forsterite)CRI:白娃石(Cristobalite)CAS CAS(Calcium · Alminium · Silicate)此外，表I中所示的試樣I 19，分別相當于實施例，表2及3所示的試樣20 44，分別相當于比較例。然后，表3的試樣36 39對應于日本特公昭62-001337號公報所公開的實施例2 5的玻璃組合物。另外，表3的試樣40 44，分別對應于日本特表2009-514773號公報所公開的實施例1、4、7、14、15的玻璃組合物。進一步將實施例5與9的組成的熔融玻璃加以紡絲，得到換算纖維直徑為15 μ m、扁平率為4的截面形狀為長橢圓形的扁平截面玻璃纖維。其結(jié)果，可確認兩個試樣皆為紡絲作業(yè)性優(yōu)異。
權利要求
1.玻璃纖維，其特征為具有以總重量為基準，SiO2的含量為57. O 63. O重量％、Al2O3的含量為19. O 23. O重量％、MgO的含量為10. O 15. O重量％、CaO的含量為4. O 11. O重量％，且Si02、A1203、MgO及CaO的合計含量為99. 5重量％以上的組成。
2.如權利要求I所述的玻璃纖維，其具有SiO2含量與Al2O3含量的合計含量為77.O 85. O重量％的組成。
3.如權利要求I或2所述的玻璃纖維，其具有SiO2含量/Al2O3含量以重量比計為2. 7 3. 2的組成。
4.如權利要求I 3中任一項所述的玻璃纖維，其具有MgO含量與CaO含量的合計含量為16. O重量％以上的組成。
5.如權利要求I 4中任一項所述的玻璃纖維，其具有MgO含量/CaO含量以重量比計為O. 8 2. O的組成。
6.如權利要求I 5中任一項所述的玻璃纖維，其具有滿足下述條件的組成在以(a) SiO2含量/(SiO2含量+MgO含量+CaO含量)X 100、(b) MgO含量/ (SiO2含量+MgO含量+CaO含量)X 100、及(c) CaO含量/ (SiO2含量+MgO含量+CaO含量)X 100為坐標，并以((a)、(b)、(c))所表示的3成分相圖中，Si02、MgO及CaO這3種成分在由下述坐標點圍住的范圍內(nèi)，((a) = 81. O、(b) = 19. O、(c) = O. O)、((a) = 71. O、(b) = 29. O、(c) = O. O)、((a) = 71. O、(b) = 15. O、(c) = 14. O)、及((a) = 81. O、(b) = 8. O、(c) = 11. O)。
7.如權利要求I 6中任一項所述的玻璃纖維,其中具有前述組成的玻璃的失透初相為堇青石結(jié)晶、或堇青石與鈣長石的混合結(jié)晶。
全文摘要
本發(fā)明為玻璃纖維，其特征為具有以總重量為基準，SiO2含量為57.0～63.0重量％、Al2O3含量為19.0～23.0重量％、MgO含量為10.0～15.0重量％、CaO含量為4.0～11.0重量％，且SiO2、Al2O3、MgO及CaO的合計含量為99.5重量％以上的組成。
文檔編號C03C13/00GK102939272SQ201180028428
公開日2013年2月20日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2010年6月8日
發(fā)明者野中貴史, 菅野浩司, 稻葉隆道 申請人:日東紡績株式會社