玻璃纤维用玻璃组合物制造技术

本发明专利技术提供一种玻璃纤维用玻璃组合物，其能够使玻璃纤维中不混入红色异物的同时稳定地进行纺丝。玻璃纤维用玻璃组合物包含：相对于总量，质量百分比是57.0～60.0％范围的SiO2；相对于总量，质量百分比是17.5～20.0％范围的Al2O3；相对于总量，质量百分比是8.5～12.0％范围的MgO；相对于总量，质量百分比是10.0～13.0％范围的CaO；以及相对于总量，质量百分比是0.5～1.5％范围的B2O3，并且，SiO2、Al2O3、MgO以及CaO的合计量相对于总量的质量百分比是98.0％以上。

Glass composition for glass fiber

The invention provides a glass fiber composition for glass fiber, which enables the glass fiber to be spinning in a stable manner while it is not mixed with the red foreign body. Contains a glass composition for glass fiber: relative to the total mass percentage is 57 ~ 60% SiO2 range; relative to the total mass percentage is 17.5 ~ 20% Al2O3; relative to the total mass percentage is 8.5 ~ 12% MgO; relative to the total mass percentage is 10 ~ 13% CaO; and compared with the total quality. The percentage is 0.5 ~ 1.5% B2O3, and the total amount of SiO2, Al2O3, MgO and CaO with respect to the quality of the total percentage is more than 98%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】玻璃纤维用玻璃组合物
本专利技术涉及玻璃纤维用玻璃组合物。玻璃纤维通过下述方式制造：将玻璃原料调和成具有所需组分的玻璃组合物，并使该玻璃原料在熔融炉中熔融得到熔融玻璃(玻璃组合物的熔融物)，并使该熔融玻璃从具有喷嘴板的容器(套筒，bushing)被吐出，并通过高速卷绕的方式，使该被吐出的熔融玻璃在被拉伸的同时冷却、固化从而成为纤维状(以下，也将该操作称为“纺丝”)，上述喷嘴板形成有数十个至数千个的喷嘴头(nozzlechip)。上述套筒例如由铂等贵金属形成。以往，作为形成上述玻璃纤维的玻璃之一，公知有具有由SiO2、Al2O3、以及MgO构成的组分的玻璃(S玻璃)。根据上述S玻璃，其与E玻璃等的通用玻璃相比，虽然能够得到具备高纤维强度或高纤维弹性率的玻璃纤维，但在1000泊(poise)温度及初晶温度时，存在并不一定能够容易地进行玻璃纤维的纺丝的问题。在此，1000泊温度是指熔融玻璃的粘度成为1000泊(100Pa·s)的温度，初晶温度是指使熔融玻璃的温度降低时最初产生结晶的析出的温度。一般而言，当使熔融玻璃的粘度接近1000泊时，能够有效地进行玻璃纤维的纺丝。因此，通常当1000泊温度与初晶温度之间的温度范围(作业温度范围)越宽越能够简单且稳定地进行玻璃纤维的纺丝。由于S玻璃的1000泊温度与初晶温度极为接近，且上述作业温度范围窄，所以即使熔融的玻璃受到少许温度降低的影响也容易结晶化(失透)。因此，为了使S玻璃的纺丝能够稳定地进行，在玻璃纤维的制造工序中，需要精度准确地控制纺丝的条件。因此，作为比S玻璃更容易制造，且具备比上述通用玻璃更高的纤维强度或更高的纤维弹性率的玻璃纤维的玻璃组合物，本案申请人提出了一种具有以下组分的玻璃组合物(参照专利文献1)：相对于总量，质量百分比含量是57.0～63.0％范围的SiO2；相对于总量，质量百分比含量是19.0～23.0％范围的Al2O3；相对于总量，质量百分比含量是10.0～15.0％范围的MgO；相对于总量，质量百分比含量是4.0～11.0％范围的CaO；且SiO2、Al2O3、MgO以及CaO的合计量相对于总量的质量百分比99.5％以上。根据专利文献1记载的玻璃组合物，并通过将玻璃原料调和成可以降低1000泊温度及初晶温度的、具有上述范围的组分的玻璃组合物，并对该玻璃原料熔融得到的熔融玻璃进行纺丝，从而能够容易地制造出具备比上述通用玻璃更高的纤维强度或更高的纤维弹性率的玻璃纤维。将玻璃原料调和成具有专利文献1记载的范围的组分的玻璃组合物，并对该玻璃原料熔融得到的熔融玻璃进行纺丝时，通常使用具备圆形的喷嘴头的套筒，该套筒被控制为比熔融玻璃的初晶温度高的温度。这样，则从上述圆形的喷嘴头吐出的熔融玻璃会因其本身的表面张力而变圆的作用强，因此能够容易地得到横截面形状接近正圆的玻璃纤维。另外，当熔融玻璃的粘度是200泊(20Pa·s)以下时，从喷嘴头吐出的玻璃会成为液滴状，因而不会成为纤维。因此，上述套筒被控制在熔融玻璃的粘度为200泊时的温度以下的温度。另一方面，为了获得具备扁平形状等的异形截面的玻璃纤维，使用具备扁平形状的喷嘴头的套筒。但是，在1000泊以下的粘度下对熔融玻璃进行纺丝时，由于从喷嘴头吐出的玻璃的粘度过低，因其本身的表面张力而导致变圆，从而难以得到异形横截面的玻璃纤维。因此，通常将具备扁平形状的喷嘴头的套筒的温度控制在比熔融玻璃的初晶温度高、且粘度为1000泊以上的温度。这样，则从上述扁平形状的喷嘴头吐出的熔融玻璃的粘度变高，且熔融玻璃本身的表面张力变得难以起作用，因此能够得到具备与该喷嘴头的开口部形状相匹配的扁平形状等的异形横截面的玻璃纤维。现有技术文献专利文献1:国际公开第2011/155362号专利文献
技术实现思路
但是，当调和成具备专利文献1记载的范围的组分的玻璃组合物的玻璃原料，并对熔融了该玻璃原料的熔融玻璃进行纺丝时，偶尔会产生在制得的玻璃纤维中混有红色的结晶、时常产生纺丝断裂从而降低生产性的不良情况。本专利技术的目的在于提供一种消除该不良情况、能够使玻璃纤维中不混入红色结晶的同时稳定地进行纺丝，且比通用玻璃(E玻璃)具备更高的纤维强度或/和更高的纤维弹性率的玻璃纤维用玻璃组合物。本专利技术的专利技术者们对以下内容进行了深入地探讨：当调和成具备专利文献1记载的范围的组分的玻璃组合物的玻璃原料，并对熔融了该玻璃原料的熔融玻璃进行纺丝时，在制得的的玻璃纤维中混入红色结晶的原因及条件。结果得知，在制造下述玻璃纤维时偶尔会产生上述红色的结晶：在月产数百吨以上的大型炉中熔融上述玻璃原料，从套筒的喷嘴头中吐出上述得到的作为玻璃组合物的熔融玻璃，从而制造具备扁平形状等的异形截面的玻璃纤维或具备玻璃直径为3μm以上且不足10μm的正圆形的圆形横截面的玻璃纤维。并且得知，制造具备扁平形状等的异形截面的玻璃纤维时，由于纺丝断裂或外部环境的温度变动，当套筒内端部或喷嘴头附近产生温度降低时，会产生红色结晶。另外还得知，在制造具备纤维直径为3μm以上且不足10μm的正圆形的圆形横截面的玻璃纤维时，由于流入套筒的上述熔融玻璃量少，因此该熔融玻璃带入该套筒的热量降低，当在套筒内端部或其上部产生比控制温度低的温度区域时，会产生红色结晶。上述大型炉例如受燃气燃烧器的间接火焰加热方式加热，并在接触熔融玻璃的部分使用在高温中玻璃耐腐蚀性优良的氧化铬砖。上述红色的结晶可以认为是以下一种结晶：当上述氧化铬砖中所含有的Cr成分溶出到熔融玻璃中，且当该熔融玻璃停留在套筒内或上部的温度降低的部分时，因该溶出的Cr成分与玻璃中的成分发生反应，从而析出由尖晶石类的Cr、Mg、Al的复合氧化物所成的结晶。本专利技术的专利技术者们基于上述认知，经过进一步地反复探讨，发现将玻璃原料调和为特定的玻璃纤维用玻璃组合物，并对该玻璃原料熔融得到的熔融玻璃进行纺丝来制造玻璃纤维时，由于该玻璃纤维用玻璃组合物含有能够抑制上述红色结晶产生的添加物，所以能够解决上述问题，从而得到了本专利技术。因此，为了达成上述目的，本专利技术的玻璃纤维用玻璃组合物，其特征在于，包含：相对于总量，质量百分比是57.0～60.0％范围的SiO2；相对于总量，质量百分比是17.5～20.0％范围的Al2O3；相对于总量，质量百分比是8.5～12.0％范围的MgO；相对于总量，质量百分比是10.0～13.0％范围的CaO；以及相对于总量，质量百分比是0.5～1.5％范围的B2O3，并且，SiO2、Al2O3、MgO以及CaO的合计量相对于总量的质量百分比是98.0％以上。根据本专利技术的玻璃纤维用玻璃组合物，在具有上述范围的含量的SiO2、Al2O3、MgO以及CaO的基础上，进一步地含有作为能够抑制上述红色结晶产生的成分的上述范围的量的B2O3,由此能够防止在制得的玻璃纤维中混入红色的结晶，从而能够稳定地制造玻璃纤维。另外，根据本专利技术的玻璃纤维用玻璃组合物，通过将相对于总量的SiO2、Al2O3、MgO以及CaO的含量设定成上述范围，即使在添加了上述范围的量的B2O3时，也能够制造出相比通用玻璃(E玻璃)具有更高的纤维强度或/和更高的纤维弹性率的玻璃纤维。在本专利技术的玻璃纤维用玻璃组合物中，当B2O3的量相对于总量的质量百分比含量不足0.5％时，无法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃纤维用玻璃组合物，其特征在于，包含：相对于总量，质量百分比是57.0～60.0％范围的SiO2；相对于总量，质量百分比是17.5～20.0％范围的Al2O3；相对于总量，质量百分比是8.5～12.0％范围的MgO；相对于总量，质量百分比是10.0～13.0％范围的CaO；以及相对于总量，质量百分比是0.5～1.5％范围的B2O3，并且，SiO2、Al2O3、MgO以及CaO的合计量相对于总量的质量百分比是98.0％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.21 JP PCT/JP2015/0736321.一种玻璃纤维用玻璃组合物，其特征在于，包含：相对于总量，质量百分比是57.0～60.0％范围的SiO2；相对于总量，质量百分比是17.5～20.0％范围的Al2O3；相对于总量，质量百分比是8.5～12.0％范围的MgO；相对于总量，质量百分比是10.0～13.0％范围的CaO；以及相对于总量，质量百分比是0.5～1.5％范围的B2O3，并且，SiO2、Al2O3、MgO以及CaO的合计量相对于总量的质量百分比是98.0％以上。2.根据权利要求1所述的玻璃纤维用玻璃组合物，其特征在于，包含：相对于总量，质量百分比是57.5～59.5％范围的SiO2；相对于总量，质量百分比是18.0～19.5％范围的Al2O3；相对于总量，质量百分比是8.8～11.5％范围的MgO；相对于总量，质量百分比是10.3～12.5％范围的CaO。3.根据权利要求1或2所述的玻璃纤维用玻璃组合物，其特征在于，包含：相对于总量，质量百分比是58.0～59.3％范围的SiO2；相对于总量，质量百分比是18.2～19.0％范围的Al2O3；相对于总量，质量百分比是9.0～11.0％范围的MgO；相对于总量，质量百分比是10.5～12.0％范围的CaO。4.根据权利要求1至3中任一项所述的玻璃纤维用玻璃组合物，其特征在于，包含：相对于总量，质量百分比是58.0～59.3％范围的SiO2；相对于总量，质量百分比是18.2～19.0％范围的Al2O3；相对于总量，质量百分比是9.0～11.0％范围的MgO；相对于总量，质量百分比是10.5～11.9％范围的CaO。5.根据权利要求1至4中任一项所述的玻璃纤维用玻璃组合物，其特征在于，CaO的含有率(质量％)相对于Al2O3的含有率(质量％)的比(CaO(质量％)/Al2O3(质量％))为0.50～0.72的范围，且B2O3的含有率(质量％)与CaO的含有率(质量％)的乘积相对于Al2O3的含有率(质量％)的比((B2O3(质量％)×CaO(质量％))/A...

【专利技术属性】
技术研发人员：野中贵史，平山纪夫，南和明，贯井洋佑，
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