[发明专利]玻璃纤维的制造方法

说明书

本发明提供一种玻璃纤维的制造方法。利用该方法能够稳定地进行纺丝而不会在玻璃纤维中混入红色的结晶。通过熔融被调配成下述玻璃组合物的玻璃原料来获得熔融玻璃，从喷嘴喷出所述熔融玻璃而形成玻璃纤维时，所述玻璃组合物含有作为能够抑制产生红色结晶的添加物的B₂O₃或Li₂O、或者B₂O₃及Li₂O，上述玻璃组合物在熔融后具有以下的组成：相对于总量，质量百分比范围是57.0～62.0％的SiO₂；质量百分比范围是15.0～20.0％的Al₂O₃；质量百分比范围是7.5～12.0％的MgO；质量百分比范围是9.0～16.5％的CaO；并且，SiO₂、Al₂O₃、MgO及CaO合计量相对于总量的质量百分比是98.0％以上。

技术区域

本发明涉及玻璃纤维的制造方法。

背景技术

玻璃纤维通过以下工艺制造：利用熔融炉对被调配成具有所期望的组成的玻璃组合物的玻璃原料进行熔融，形成熔融玻璃(玻璃组合物的熔融物)，从具备形成有数十个至数千个喷嘴的喷嘴板的容器(衬套)喷出上述熔融玻璃，通过高速卷取边拉伸边冷却，固化后成纤维状(下文中，有时将该操作称为“纺丝”)。上述衬套例如由铂等贵金属形成。

以往，作为形成上述玻璃纤维的一种玻璃，已知由SiO₂、Al₂O₃和MgO组成的玻璃(S玻璃)。根据上述S玻璃，能够获得比E玻璃等通用玻璃纤维强度高、纤维弹性模量高的玻璃纤维，但是，在1000泊温度及液相温度方面，存在玻璃纤维的纺丝并不简单的问题。

这里，1000泊温度是指熔融玻璃的粘度是1000泊(100Pa·s)时的温度；液相温度是指降低熔融玻璃的温度时最初析出结晶时的温度。一般来讲，玻璃纤维在熔融玻璃的粘度处于1000泊附近时就能够高效地进行纺丝。所以，通常是1000泊温度与液相温度之间的温度范围(作业温度范围)越宽则能越容易且稳定地进行玻璃纤维的纺丝。

如果S玻璃的1000泊温度与液相温度极近，则上述作业温度范围窄，因此，即使在微小的温度下降的影响下，S玻璃也会产生结晶化(失透)。因此，为了能够稳定地进行S玻璃的纺丝，在玻璃纤维的制造步骤中，需要精确地控制纺丝条件。

因此，本申请的申请人提出了一种比S玻璃更容易制造且用于获得比上述通用玻璃具备更高的纤维强度和更高的纤维弹性模量的玻璃纤维的玻璃组合物(参照专利文献1)。该玻璃组合物具有下述组成：相对于总量，质量百分比范围是57.0～63.0％的SiO₂；相对于总量，质量百分比范围是19.0～23.0％的Al₂O₃；相对于总量，质量百分比范围是10.0～15.0％的MgO；相对于总量，质量百分比范围是4.0～11.0％的CaO；并且，SiO₂、Al₂O₃、MgO以及CaO的合计含量在质量百分比99.5％以上。

根据专利文献1记载的玻璃组合物，能够降低1000泊温度及液相温度，能够通过对下述熔融玻璃进行纺丝来简单地制造比上述通用玻璃具备更高纤维强度、更高纤维弹性模量的玻璃纤维。其中，上述熔融玻璃是对被调配成具有上述范围的组成的玻璃组合物的玻璃原料进行熔融而得。

在对玻璃原料进行熔融而得的熔融玻璃进行纺丝时，通常使用具备圆形喷嘴的衬套，该衬套被控制在比熔融玻璃的液相温度高的温度上。其中，上述玻璃原料被调配成具有专利文献1记载的范围的组成的玻璃组合物。通过这种方式，从上述圆形的喷嘴喷出的熔融玻璃因其本身的表面张力而具有较强的趋于变圆的作用，因此，能够简单地获得截面形状接近于正圆的玻璃纤维。另外，当熔融玻璃的粘度是200泊(20Pa·s)以下时，从喷嘴喷出的玻璃呈液滴状而难以形成纤维。因此，上述衬套的温度被控制在熔融玻璃的粘度是200泊时的温度以下。