JPH0380130A - 耐アルカリ性ガラス繊維組成物 - Google Patents

耐アルカリ性ガラス繊維組成物

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JPH0380130A
JPH0380130A JP1216822A JP21682289A JPH0380130A JP H0380130 A JPH0380130 A JP H0380130A JP 1216822 A JP1216822 A JP 1216822A JP 21682289 A JP21682289 A JP 21682289A JP H0380130 A JPH0380130 A JP H0380130A
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    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/001Alkali-resistant fibres
    • C03C13/002Alkali-resistant fibres containing zirconium

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、セメント製品の補強に用いられる耐アルカリ
性ガラス繊維組成物、特に失透温度が低く紡糸性に優れ
た耐アルカリ性ガラス繊維組成物に関するものである。
[従来の技術とその問題点コ ガラス繊維は、大きな強度と高い弾性率を有しているた
めセメント製品の補強に広く使用されている。しかし、
セメント中にガラス繊維を混入すると、セメントの強ア
ルカリ性のためにガラス繊維は徐々に侵食され補強効果
が弱くなり製品の強度が低下する。そのため、この用途
のガラスには耐アルカリ性に優れていることが要求され
る。
従来、ガラスの耐アルカリ性を向上させるにはガラス中
にZrO2を含有させることが有効であることが知られ
ている。ガラス組成中のZrO2含有量を増加させてい
くと、それにともない得られるガラス繊維の耐アルカリ
性が増大する。しかしながら、ZrO3含有量の増加と
ともにガラス繊維の紡糸性は著しく悪化する。すなわち
、ZrO2含有量を増加させていくと、ガラスの粘度が
大きくなりガラス繊維の紡糸温度(以下TFという)[
ガラスの粘度が103ボイズに相当するときの温度]が
高くなって紡糸に用いる白金製ブッシングが著しく損傷
する。また、ZrO3含有量の増加とともに、ガラスの
失透温度(以下TLという)  Ij*融状態のガラス
組成物を徐々に冷却したときに結晶が析出し始める温度
コが上昇し、溶融時および紡糸時にガラス融液中に失透
物が生じやすくなる。そのため、紡糸時にガラス融液中
に失透物が混入し、糸切れがおこって紡糸が困難になる
。したがって、従来提案されているZrO3含有の耐ア
ルカリ性ガラス繊維は、比較的ZrO2含有量を低く設
定するか、他の成分の配合に工夫を施すことにより紡糸
性の改善を試みている。
たとえば、特公昭53−18042や特公昭57−16
939にはZrO2含有量が11%未満及び15%未満
と比較的ZrO2含有量を低く設定した組成物が開示さ
れている。
しかしながら、前述したようにガラスの耐アルカリ性は
ZrO□含有量に相関するため、zrO□含有量を低く
設定すると耐アルカリ性が不十分になる。
また、zrO□含有量を高くしたうえで他の成分の配合
に工夫を施したものとしては、特公昭GO−54248
にCaOとBaOの配合を工夫することで失透性を抑制
する組成が開示されている。しかしながら、との持分の
実施例をみるとTFが1300 ’C以上と高いため白
金ブッシングの劣化の恐れがあるか、あるいは紡糸性の
基準となるTpとTLの差が100℃以下であるため紡
糸が困難である。すなわち本発明者らの経験によると、
白金ブッシングの劣化をおこさないためには、TPは1
300℃以下であることが必要である。さらに、白金ブ
ッシングをT7に設定しても周辺のガラス融液、たとえ
ば溶融炉から白金ブッシングへ融液を導く途中のフィー
ダー内のガラス融液の一部はT7よりも温度がかなり低
くなる。したがって、TLは、TFよりもかなり低くな
いと失透が生じ糸切れする。そのため、工業的に安定し
た紡糸をおこなうには、TI?TLが150°C以上で
あることが必要である。
特公昭49−40126には、TFTLが150℃以上
である実施例が記載されている。しかしながら、この条
件を満たしている実施例は、重量%であられすとZrO
2含有量がいずれも18%未満であり耐アルカリ性が不
十分である。
[発明の目的コ 本発明は上記事情に鑑みなされたもので、耐アルカリ性
に優れ、TLが低く、紡糸性に優れた耐アルカリ性ガラ
ス繊維組成物を提供することを目的とするものである。
[発明の構成] 本発明者らは、高ZrO2含有量でかつ紡糸性が良好で
ある耐アルカリ性ガラス繊維組成物の検討を重ねた結果
、高ZrO2含有量の組成にTiO2を加えるとTLが
著しく低下し紡糸性が向上することを見いだした。
すなわち、本発明の耐アルカリ性ガラス繊維組成物は重
量百分率で、5IO254〜65%、ZrO218〜2
5%、Li2O0〜3、Na2O10〜17%、K2O
0゜5〜8、RO0〜10%(ただし、RはMg、Ca
、Sr、Ba、Znをあらわす) 、TiO20,5〜
7%、A1゜030〜25− %からなり、実質的にF2を含まないことを特徴とし、
より好ましくは、5to257〜l1i4%、Zr02
19〜24%、LI200−5〜2.5 、Na、、0
11 ”15%、K2O1〜5 、ROO,2〜8%(
ただし、RはMg、 Ca、 Sr、 Ba、Znをあ
らわす) 、TiO20,5〜5%、AI。030〜1
%からなり、実質的にF2を含まないことを特徴とする
ものであり、このような構成からなる本発明の組成物は
ZrO2を18%以上含有するにもかかわらすTpが1
300°C以下で、しかもTp−TLが150°C以上
の特性を有するため紡糸性が良好である。
本発明の耐アルカリ性ガラス繊維組成物が高zrO9で
あるにもかかわらず、Tp及びTLが低く、良好な紡糸
性を有する理由を以下に述べる。
一般に、耐アルカリ性を高めるためにZrO2含有量を
増加させていくと、TFが高くなるとともに、TLが上
昇しバデライト(ZrO2)の失透物が析出しやすくな
る。TFを下げるためには、Na2Oの含有量を増やす
ことが有効であるが、Na2Oの含有量を増やすと、ケ
ルデシャイト(Na20・ZrO2・2S10□)の失
透が析出しやすくなりTLが上昇する。しか6− しながらこれにTiO3を加えると、TFを上げること
なく ZrO□の失透およびケルデシャイトの失透の両
者を抑制しTLを著しく低下させることができる。また
、アルカリ酸化物をNa2Oのみの一種類にせずLi2
Oおよびに20を混合することによりTLを低下させる
効果は顕著になる。このように本発明においてはTLが
大きく低下するため、本来TLを上昇させる成分である
アルカリ土類酸化物、たとえばCaOやMgOを添加し
て耐水性を向上させることができる。ガラスの耐水性が
向上することはガラス繊維を製造する上でメリットをも
たらす。
すなわちガラス繊維を紡糸する時に、集束剤を含む水溶
液をガラス繊維に塗布するが、ガラスの耐水性が悪いと
集束剤液によりガラス繊維の劣化が生ずるため、使用で
きる集束剤が限定されるところ、アルカリ土類酸化物の
添加でガラスの耐水性が向」ニすると集束剤を自由に選
択できるようになるためより優れたガラス繊維を得るこ
とができる。
次に各成分の組成範囲の限定理由を述べる。
SiO□はガラスの骨格を構成する成分で、54%より
少ないと耐水性が悪化し65%より多いとガラスの溶融
が困難になりTFが上昇するとともにクリストバライト
(S10□)の失透が析出しやすくなる。
より好ましくは57〜64%である。zrO2は耐アル
カリ性を付与する成分であるが、18%未満ではその効
果が小さく25%を越えるとTFが上昇するとともにバ
デライトの失透が析出しやすくなる。より好ましくは1
9〜24%である。口20は融剤として作用しガラスの
溶融を促進するとともにTFを引き下げる。ただし、L
i2Oの原料は著しく高価であるため、5%を越えると
製品のコストを押し上げるので好ましくない。Na2O
は融剤として作用しガラスの溶融を促進するとともにT
pを引き下げる。
しかし、10%以下ではその効果がなく、17%を越え
るとケルデシャイトの失透が析出しやすくなり好ましく
ない。K2Oは融剤として作用しガラスの溶融を促進す
るとともにTFを引き下げる。しかし0.5%以下では
その効果が無く、8%を越えるとTLが上昇する。ここ
で、Ll、O,Na2Oおよびに20を組み合わせるこ
とにより、TLを低下させることができる。これらアル
カリ金属酸化物のより好ましい組成範囲は、Li2O0
,5〜3%、Na2O11〜15%、K2O1〜5%で
ある。TiO3はTLを下げるための必須成分である。
しかし、0.5%以下では効果がなく、7%を越えると
溶融が困難になる。
より好ましくは0,5〜5%である。アルカリ土類金属
酸化物は耐水性を向上させるが、10%を越えるとTL
が上昇する。より好ましくは8%以下である。Al2O
3は、バデライトの失透を析出しやすくするため2%以
下、より好ましくは1%以下にする必要がある。F2は
、溶融時に蒸発し環境に害を及ぼすためガラスに含有す
ることは好ましくない。
[実施例] 次に本発明を実施例に基づきさらに詳しく説明する。
次表は本発明の実施例および比較例の各試料の組成と特
性を示すものである。
以下余白 9− 表に示したNα1〜9の試料は、次のように調製した。
まず、表に示す組成にあわせてガラス原料を調合し白金
坩堝を用いて1550℃で4時間溶融した。溶融後、融
液をカーボン板上に流しだし、アニールして以下の測定
に供するガラス試料を得た。
ガラスの粘度を白金球引き上げ法にて測定した。
Tpは粘度10”ボイズに相当する温度である。T14
は、該ガラス試料を297〜500μmのガラス粉末に
し白金ボートに入れ温度勾配を有する電気炉に16時間
保持した後空気中で放冷し顕微鏡下で失透の析出位置を
求めることで測定した。耐アルカリ性は、297〜50
0 umのガラス粉末を10%NaOH水溶液に入れ8
0°Cで16時間保持した後、重量減少率を測定した。
耐水性としては、JIS R3502に基づきアルカリ
溶出量を測定した。
表から明らかなように本発明の実施例であるN。
1〜7は、Tpが1300°C以下で、かつTp  T
Lが150’C:以上あり紡糸性に優れていることがわ
かる。また、アルカリによる重量減少率は0.6%以下
であり、JIS R3502に基づくアルカリ溶出量も
0.3mg以下と少なく、耐アルカリ性および耐水性に
優れていることがわかる。
一方、比較例N0.8は、ZrO2含有量が少ないため
、アルカリによる重量減少率が大きく耐アルカリ性に劣
る。比較例No 、9は、ZrO2含有量が多く耐アル
カリ性は優れているが、TLが高いためTF−T、が1
50℃以下であり紡糸性が悪いと考えられる。
また、JIS R3502に基づくアルカリ溶出量も0
.62mgと大きく耐水性に劣っている。
[発明の効果コ 以上のように本発明の耐アルカリ性ガラス繊維組成物は
高zrO2含有量であるため優れた耐アルカリ性を有し
、セメント製品の補強に適し長期にわたり劣化の恐れが
ない。またTLが低いため良好な紡糸性を有しており、
失透よる糸切れをおこす恐れがないため、高い生産性が
得られ安価な製品の供給が可能になり、有害な石綿の代
替品に最適である。さらにアルカリ土類金属酸化物を添
加することによって耐水性を向上させることができるた
め、種々の集束剤が適用可能となり一層の性能向上が期
待でき、しかもF2を含有しないため、製造工程で環境
を汚染することがない。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量百分率で、SiO_254〜65%、ZrO
    _218〜25%、Li_2O0〜5、Na_2O10
    〜17%、K_2O0.5〜8、RO0〜10%(ただ
    し、RはMg、Ca、Sr、Ba、Znをあらわす。)
    、TiO_20.5〜7%、Al_2O_30〜2%か
    らなり、実質的にF_2を含まないことを特徴とする耐
    アルカリ性ガラス繊維組成物。
  2. (2)重量百分率で、SiO_257〜64%、ZrO
    _219〜24%、Li_2O0.5〜3%、Na_2
    O11〜15%、K_2O1〜5%、RO0.2〜8%
    (ただし、RはMg、Ca、Sr、Ba、Znをあらわ
    す。)、TiO_20.5〜5%、Al_2O_30〜
    1%からなり、実質的にF_2を含まないことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の耐アルカリ性ガラス繊
    維組成物。
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