[发明专利]玻璃纤维用玻璃组合物

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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(nozzle chip)。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。