具备非圆形横截面形状的玻璃纤维以及使用该玻璃纤维的纤维强化树脂成型体制造技术

本发明专利技术提供一种具备非圆形横截面形状、且具备优异强度以及弹性率的玻璃纤维以及使用其的纤维强化树脂成型体。具备非圆形横截面形状的玻璃纤维通过将作为玻璃纤维原料的玻璃组成物熔融成熔融玻璃、并从该熔融玻璃纺丝而成。玻璃纤维具备如下组分：相对总量，SiO2的含有量为57.0～63.0质量％，Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％，MgO的含有量为10.0～15.0质量％，CaO的含有量为5.5～11.0质量％，并且CaO的含有量与MgO的含有量的比MgO/CaO在0.8～2.0的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】玻璃纤维以及使用该玻璃纤维的纤维强化树脂成型体
本专利技术涉及具备非圆形横截面形状的玻璃纤维以及使用其的纤维强化树脂成型体。
技术介绍
以往，已提出具备非圆形横截面形状的玻璃纤维(例如参照专利文献1)。还有，在本申请中，圆周的所有部分从中心点起算为相等距离的形状为正圆，定义与该正圆不同形状为非圆形。所述非圆形包括例如扁平形状，星形，十字形，多角形，甜甜圈形状等。另外，所述扁平形状包括例如椭圆形，长圆形，茧形等。所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维通过与热塑性树脂混合熔融注射成型形成纤维强化树脂成型体，能够改善该纤维强化树脂成型体的机械强度，尺寸精度，弯曲等。作为所述纤维强化树脂成型体的机械强度被改善的理由，能够列举出所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，与横截面形状为正圆的玻璃纤维进行比较，与所述热塑性树脂的接触面积变大。另外，作为所述纤维强化树脂成型体的尺寸精度，弯曲等被改善的理由，能够列举出所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维在形成该纤维强化树脂成型体之时，与横截面形状为正圆的玻璃纤维进行比较，成型体平面方向的配向性较好，容易配向为2次元。一般而言，所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维由E玻璃形成，但是由该E玻璃形成的玻璃纤维有不能得到充分的强度以及弹性率的情况。在此，希望赋予所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维充分的强度以及弹性率。作为相比由所述E玻璃形成的玻璃纤维具备更优异强度的玻璃纤维由S玻璃形成的玻璃纤维被广泛知晓。所述由S玻璃形成的玻璃纤维具备相对总量SiO2的含有量为65质量％，Al2O3的含有量为25质量％，MgO的含有量为10.0质量％的组分。然而，所述S玻璃熔融作为其原料的玻璃组成物，作为熔融玻璃，在从该熔融玻璃纺丝得到玻璃纤维时，有该熔融玻璃的1000泊温与液相线温度之差较小的问题。所述「1000泊温」是指熔融玻璃的粘度变为1000泊的温度，「液相线温度」是指在使该熔融玻璃的温度降低时最初结晶析出的温度。一般而言，制造玻璃纤维时适当的粘度为1000泊以下，所述纺丝是1000泊温与液相线温度之间的温度范围(作业温度范围)越广越能够安定地纺丝，因此作业温度范围作为确保纺丝性的指标被使用。熔融玻璃的1000泊温与液相线温度之差较小的话，该熔融玻璃在纺丝后被冷却变成玻璃纤维的过程中，在仅有的温度低下的影响下容易结晶化(失透)，且容易发生玻璃纤维切断等问题。所述S玻璃因为作业温度范围比较窄，所以在熔融作为其原料的玻璃组成物作为熔融玻璃时，难以从该熔融玻璃安定地纺丝具备非圆形横截面形状的玻璃纤维。还有，「失透」是指在使所述熔融玻璃的温度降低时结晶析出的现象。在此，提出了改良所述作为S玻璃的原料的玻璃组成物，含有SiO2，Al2O3，MgO与CaO的玻璃组成物。作为所述玻璃组成物，例如，通过降低1000泊温使粘性降低，能够以比较低的温度保持作业温度范围容易地纺丝而成的玻璃组成物被知晓(参照专利文献2)。另外，作为所述玻璃组成物，1000泊温与液相线温度之差较大的玻璃组成物被知晓(参照专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006－45390号公报专利文献2：日本特公昭62－001337号公报专利文献3：日本特表2009－514773号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，含有SiO2，Al2O3，MgO与CaO的专利文献2中记载的玻璃组成物通过熔融作为熔融玻璃时有容易失透的倾向，难以安定地纺丝。另外，专利文献3中记载的玻璃组成物通过熔融作为熔融玻璃时该熔融玻璃的1000泊温较高，因此难以大量生产。因此，有从所述以往的玻璃组成物难以得到具备非圆形横截面形状，且具备优异强度以及弹性率的玻璃纤维的不便。鉴于以上不便，本专利技术的目的在于提供一种具备非圆形横截面形状，且具备优异强度以及弹性率的玻璃纤维。另外，本专利技术的目的还在于提供一种使用所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维的纤维强化树脂成型体。用于解决课题的方法为了达成以上目的，本专利技术的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其通过将作为玻璃纤维原料的玻璃组成物熔融成熔融玻璃、并从该熔融玻璃纺丝而成，其特征在于，该玻璃纤维具备如下组分：相对总量，SiO2的含有量为57.0～63.0质量％，Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％，MgO的含有量为10.0～15.0质量％，CaO的含有量为5.5～11.0质量％，并且CaO的含有量与MgO的含有量的比MgO/CaO在0.8～2.0范围内。根据本专利技术，熔融作为具备所述组分的玻璃纤维的原料的玻璃组成物，作为熔融玻璃。然后，通过从所述熔融玻璃纺丝得到具备非圆形横截面形状的玻璃纤维。因为本专利技术的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维具备所述组分，所以能够得到优异的强度以及弹性率。所述玻璃纤维相对总量SiO2的含有量低于57.0质量％，则不能得到作为玻璃纤维的充分的机械强度，相对总量SiO2的含有量超过63.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的1000泊温以及液相线温度变得较高。另外，所述玻璃纤维相对总量Al2O3的含有量低于19.0质量％，则不能得到充分的弹性率，相对总量Al2O3的含有量超过23.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高。另外，所述玻璃纤维相对总量MgO的含有量低于10.0质量％，则不能得到充分的弹性率，相对总量MgO的含有量超过15.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高。另外，所述玻璃纤维相对总量CaO的含有量低于5.5质量％，则所述玻璃组成物的液相线温度变得较高，相对总量CaO的含有量超过11.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的1000泊温以及液相线温度变得较高。进一步，所述玻璃纤维相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO低于0.8，则不能得到充分的弹性率，相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO超过2.0，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高。在本专利技术的所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维中，所述横截面形状为例如扁平形状。作为所述扁平形状，能够列举从椭圆形，长圆形，茧形形成的群中选择出来的一种形状。另外，纺丝从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃时，容易失透的话会产生玻璃纤维切断等问题。然而，在本专利技术中，因为所述玻璃纤维具备所述组分，所以所述熔融玻璃在使温度降低时最初析出的结晶(失透的最初阶段)为堇青石的单体结晶或是堇青石与钙长石的混合结晶。根据失透的最初阶段的种类，能够知晓给于结晶的析出和/或气泡的发生等带来的影响。但是，所述熔融玻璃其失透的最初阶段与所述以外的其他的结晶的场合进行比较，在液相线温度上难以析出结晶。因此，纺丝熔融所述作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃时，能够抑制玻璃纤维切断等麻烦的发生，且能够进行安定地纺丝。另外，在本专利技术中，通过使所述熔融玻璃的粘度为1000泊的温度作为1000泊温，与使其温度降低时，最初析出结晶的温度的液相线温度之间的温度范围的作业温度范围为50℃以上，且所述熔融玻璃的对应于液相线温度的粘度(液相粘度)为3000泊以上，能够使所述玻璃纤维的横截面形状为非圆形。作成横截面形状为非圆形的玻璃纤维相对作成横截面形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其通过将作为玻璃纤维原料的玻璃组成物熔融成熔融玻璃、并从该熔融玻璃纺丝而成，所述玻璃纤维的特征在于，所述玻璃纤维具备如下组分：相对于总量，SiO2的含有量为57.0～63.0质量％，Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％，MgO的含有量为10.0～15.0质量％，CaO的含有量为5.5～11.0质量％，并且MgO的含有量与CaO的含有量的比MgO/CaO在0.8～2.0的范围内，并且所述玻璃纤维具备非圆形横截面形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.06 JP 2011-2673741.一种具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其通过将作为玻璃纤维原料的玻璃组成物熔融成熔融玻璃、并从该熔融玻璃纺丝而成，所述玻璃纤维的特征在于，所述玻璃纤维具备如下组分：相对于总量，SiO2的含有量为57.0～63.0质量％，Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％，MgO的含有量为10.0～15.0质量％，CaO的含有量为10.5～11.0质量％，包含碱金属氧化物、Fe2O3、TiO2、ZrO2、MoO3及Cr2O3的不可避免的混入的其他成分的总计含有量低于1.0质量％，并且MgO的含有量与CaO的含有量的比MgO/CaO在0.8～2.0的范围内，并且所述玻璃纤维具备非圆形横截面形状。2.根据权利要求1所述的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其特征在于，该横截面形状为扁平形状。3.根据权利要求2所述的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其特征在于，所述扁平形状为从由椭圆形、长圆形、茧形构成的组中选择的一种形状。4.根据权利要求1所述的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其特征在于，所述熔融玻璃在使温度降低时...

【专利技术属性】
技术研发人员：野中贵史，相泽恒史，
申请(专利权)人：日东纺绩株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP