JPH0444624B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は繊維用ガラス組成物に係り、特に旋回
ガスジエツトをガラス溶融物に作用させてガラス
短繊維を得るのに適し、且つ不燃性に優れた繊維
用ガラス組成物に関する。 ［従来の技術］ ガラス等の熱軟化性物質を細くして繊維化する
方法として、近年、いわゆる旋回ガスジエツト法
（BGJ法）が提案された（特公昭58−57374号）。
この方法は、熱軟化性物質の円柱状溶融物流に、
その進行方向に対する横断面の外周の接線方向成
分を有するガス流を、溶融物が横方向に変位する
のを防げるように接触させながら高速で回転さ
せ、細線化された糸状物質を遠心力によつて引き
出す方法である。この旋回ガスジエツト法は、従
来の火炎法や遠心法等に比し、生産効率、得られ
る製品品質の面で極めて有利であることが明らか
になってきており、注目を集めている。 この旋回ガスジエツト法は、粘度約30〜70ポア
ズの溶融物に適用することが好ましい。また、旋
回ガスジエツト法によつてガラス繊維を製造する
場合、白金ないし白金合金性の溶融ポツトが使用
されるが、このポツトの損傷を防止するために、
ガラスの溶融作業温度（溶融ポツト内の最高温度
で規定する）は1400℃以下であることが必要であ
り、特にポツトの寿命をより長期化する点から、
作業温度はは1320℃以下であることが望ましい。 このため、旋回ジエツト法に適切なガラス組成
物は1320℃以下の温度において30〜70ポアズの粘
度を有することが望まれるのである。 このような旋回ガスジエツト法に適するガラス
組成物として、先に、特開昭56−5352に、重量百
分率にして、SiO₂：35〜47，Al₂O₃：９〜15，
CaO：15〜40，MgO：０〜７，Na₂Ｏ：０〜19，
K₂Ｏ：０〜19、ただしNa₂Ｏ及びK₂Ｏの合計
量：２〜19，B₂O₃：３〜８からなる繊維用ガラ
ス組成物が提案された。上記繊維用ガラス組成物
は、旋回ガスジエツト法に適切な高温粘度特性を
有し、しかも安価な原料の使用が可能であり、耐
湿性にも優れている。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、特開昭56−5352に提示された組成範
囲を満たす組成物の中には、不燃性に優れていな
いものがあることが判明した。 即ち、材料の持つ不燃性は、通常、建設省告示
第1828号（昭和45年12月28日）に定められた不燃
試験によつて評価され、該試験に合格した材料が
不燃材料としての指定を受けることができる。こ
の不燃試験は、基材試験と表面試験とからなる
が、前掲の特開昭56−5352に規定された組成範囲
を満たす種々の組成物より作製した短繊維ボード
をこの不燃試験に供したところ、必ずしも全組成
範囲にわたつて合格し得る特性を具備する訳では
ないことが見出された。 このガラス組成物の不燃性は、一般のグラスウ
ール断熱材や保温材等で不燃材料の用途に用いな
いものに対しては規制されない。従つて、この場
合には、不燃性に優れていないガラス組成物でも
使用可能である。 しかしながら、不燃性でないガラス組成物では
製品の用途が制限され、例えば不燃性と熱抵抗性
の両特性を必要とする用途には使用できないな
ど、使用上の不都合が生ずる。 このため、熱抵抗性等の数多くの品質性能と共
に不燃性を具備する。旋回ガスジエツト法に適切
な繊維用ガラス組成物の出現が強く望まれてい
た。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明のガラス組成物は、 それぞれ重量百分率で表わして、 SiO₂： 35〜47 Al₂O₃： ９〜15 CaO： 15〜30 MgO： ０〜７ Na₂Ｏ： 17〜22 K₂Ｏ： ０〜４ （ただしNa₂Ｏ及びK₂Ｏの合計量： 19を超え22以下） B₂O₅： ３〜６ を含むことを特徴とする。 本発明において、SiO₂は47重量％（以下、単
に％と記載する。）を超えると、ガラスの溶融温
度が高くなり、作業温度が上昇して繊維系が太く
なるなどの不都合を生じる。また、35％より少な
いと、失透傾向が必要以上に大きくなり、しかも
耐湿性も悪くなる。好ましいSiO₂配合割合は36
〜42％である。 Al₂O₃は９％未満では耐湿性が著しく低下し、
また15％を超えると液相温度が上昇するので好ま
しくない。好ましいAl₂O₃の配合割合は12〜14％
である。 CaOは、その配合割合が多くなるにつれて耐湿
性が向上するのであるが、30％を超えると失透傾
向が必要以上に大きくなるので繊維製造上好まし
くない。また、15％より少ないと耐湿性は良い
が、耐水性が著しく低くなつて不都合である。 MgOはその配合割合は少ない方が、耐湿性が
良い傾向を示す。MgOが７％を超えると作業温
度は低くなる反面液相温度が上昇し、しかも耐湿
性が著しく悪くなる。従つてMgOの配合割合は
０〜７％以下とする。 Na₂Ｏ及びK₂Ｏは、いずれも作業温度を低下
せしめるので、ガラス成分として相当量を含有さ
せることが好ましい。優れた不燃性を得るのに、
有効な失透を生成するために、Na₂Ｏは17〜22
％、K₂Ｏは０〜４％以下とする。なお、Na₂Ｏ
及びK₂Ｏの合計量は19％を超え22％以下である。
Na₂Ｏ＋K₂Ｏが19％以下であると失透生成量が
少なく不燃性の向上効果が低く、また22％を超え
るととくに耐湿性が低下して好ましくない。 B₂O₃は作業温度及び液相温度のいずれも低下
させる効果を有する。B₂O₃の配合割合が３％未
満ではその効果は小さく、６％を超えると失透傾
向が小さくなりすぎ、またガラス繊維の耐酸性を
非常に低下させ、かつガラスが高価になるので好
ましくない。従つて、B₂O₃の配合割合は３〜６
％とする。 なお、SiO₂，Al₂O₃，CaO及びMgOを主成分
とするガラス組成物は、安価な原料として代表的
な珪砂、アプライト、石灰石、ドロマイトを適宜
に組合せて利用することにより得られる。さらに
は、溶鉱炉から多量に廃残物として発生する高炉
スラグや鹿児島地方に無尽に埋蔵しているシラス
等の、近年安価な原料として注目されているもの
を使用することもできる。従つて、SiO₂−Al₂O₃
−CaO−MgO系を基本組成に選ぶことによつて、
使用原料を廉価にすることができ、経済的に有利
である。 本発明においては、ガラスに付与される失透性
の程度に応じて、その他の配合成分及び各々の配
合割合が限定される。即ち、不燃性を向上させる
ためには、失透生成量が多い方が望ましいが、失
透生成量が必要以上に増加した場合には、繊維化
装置のノズル詰りを発生させるなど繊維製造上の
障害が発生する原因となるので好ましくない。ま
た、液相温度の上昇も同様の理由から好ましくな
い。従つて、失透生成量は不燃性にとつて必要か
つ十分なだけの量であることが好ましく、この量
よりも少ないと不燃性が低下し、逆に多すぎた
り、液相温度が上昇すると、繊維製造上の障害と
なり、好ましくない。 ［作用］ 本発明の繊維用ガラス組成物によれば、得られ
るガラスに適度な量の失透が生成し、このため、
ガラスの粘性を上げることなく、繊維の溶融や軟
化による変形を防止し、これにより短繊維ボード
の溶融や亀裂の発生を防止し、不燃性を向上させ
ることが可能である。 なお、以下に失透による作用について説明す
る。 溶融や軟化による繊維の変形を防止して、ガラ
ス組成物に不燃性をもたせるには、粘性の高いガ
ラス材料とすれば良いのであるが、この場合に
は、通常、作業温度も上昇するので製造上好まし
くない。そこで、粘性を上げることなく繊維の変
形を防止するべく鋭意検討を重ねた結果、短繊維
ボードではある種の失透を生ずるガラス組成物が
効果的であることが見出された。 ガラスが失透すると脆性が上がるために強度が
低下するが、結晶化の程度によつては、逆にガラ
スの機械的強度を高めかつ軟化温度を高め、耐熱
性を向上せしめることが知られている。 一般に、単位時間当りの失透生成量と温度との
関係は、第１図のように示され、最も失透を生じ
させ易い温度範囲があるので、この温度にガラス
を保持することにより失透を効率良く生じさせる
ことができる。 第２図は、種々の組成のガラスについて行つた
実験により求められた各ガラスの失透生成量と温
度との関係を示すグラフである。なお、失透生成
量はガラスの白濁の程度で示している。第２図に
おいては不燃試験（表面試験）に不合格な組成
ガラス、は合格する組成ガラスであり、は
より繊維の溶融や変形量が少なく、不燃性に優
れたものである。 なお、用いた各組成のガラスの温度、粘度特性
を調べたところ、ガラス組成による差は殆どなか
つた。本発明組成のガラスは、いずれも，の
組成のガラスと同じような失透生成能を有する。 即ち、本発明組成のガラス繊維は、500〜1000
℃の温度範囲（不燃試験時の試験体表面温度は、
ほぼこの温度となる。）にて速やかに失透を生じ
させる。そして、軟化温度が高く、しかも高強度
であり、ボードに成形したときに不燃性に優れ、
熱溶融や熱亀裂を生じさせ難いものとなる。 ［実施例］ 以下、実施例及び比較例について説明する。 第１表に示す原料組成の試料番号１〜15のガラ
ス試料又はガラス繊維試料を、各々次のようにし
て作製した。 ガラス量として400ｇになるように原料を調合
し、1350℃の電気炉内で４時間溶融した後、鉄板
上に流し出した。このガラスを冷却した後、１cm
角以下の大きさに粉砕したものをガラス試料とし
た。 また、このガラス試料を、底面に内径1.8mm、
長さ６mmのノズルのついた約100c.c.に白金ポツト
に投入し、白金ポツトの電気抵抗加熱により溶融
した。白金ポツトのノズルから流出した溶融ガラ
スを、旋回ガスジエツト法により、直径約7μの
繊維に成形したものをガラス繊維試料とした。 各試料を用いて、各々、不燃性、耐湿性、作業
温度、吹繊性を調べた。結果を第１表に示す。な
お各々の特性の測定及び評価方法は下記に示す通
りである。 不燃性 前述の不燃試験結果とガラス失透生成量との関
係を調べる実験（第２図参照）より、，，
を標準試料とし、失透生成量の多いもの（不燃性
に優れたもの）から◎，○，×の順に３段階に分
ける。ここでは○以上で不燃試験合格となる。本
実施例で得られたガラス試料についても前述の実
験方法を同様の方法で失透を生成させ、その失透
生成量を標準試料と目視で比較し、不燃性を評価
した。 耐湿性 ガラス繊維試料20ｇを縦横各々20mm、厚さ50mm
のマツト状に成形し、縦横250mm、厚さ３mmの２
枚の鉄板の間に挿入し、ボルトとナツトを用いて
マツトの厚みが５mmになるように圧縮して固定す
る。これを気温40℃、相対湿度70％にコントロー
ルされた恒温恒湿槽内に５日間放置する。その
後、これを取り出して鉄板をとり外し、マツトを
無加重で約１時間室内に放置した後、厚みを測定
する。得られた厚みの測定結果を互いに比較し
て、厚みの大きいもの（耐湿性のよいもの）から
◎，○，△，×の順に４段階で評価した。 作業温度 白金ポツト（ガラス繊維試料の作製に用いたと
同一のもの）に、準備したカレツトを投入し、白
金ポツトの電気加熱により溶融し、ノズルより流
出するガラス量が420ｇ／hrになつたときのポツ
ト内最高温度を作業温度とし、その値を示した。
この温度はその時のポツト内のガラス粘度がほぼ
30ポアズとなる温度であることが、温度、粘度特
性が既知のガラスでのテストから確かめられてい
る。 吹繊性 上記白金ポツトに旋回ガスジエツト用のエアー
ノズルを取付けて、ガラス溶融物を繊維化したと
きの、失透によるノズルの詰りぐあい、流出量の
安定性から判断したものであり、安定性のよいも
のから順に◎，○，△，×，××の５段階で示し
た。×印以下は繊維化ができなかつたものである。

【表】

【表】 第１表から明らかなように、本発明の実施例に
係る繊維用ガラス組成物の試料は、いずれも優れ
た不燃性を有し、しかも吹繊性にも優れ、作業温
度も1230℃以下と低く、且つ耐湿性も十分良好で
あると判断できるものであり、繊維用ガラス組成
物として極めて有用である。 ［効果］ 以上詳述した通り、本発明の繊維用ガラス組成
物により得られるガラス繊維は、約500〜1000℃
の温度にて速やかに失透を生じ、高軟化温度、高
強度となる。従つて、かかるガラス繊維により製
造されるボード等のガラス繊維成形体は、熱溶融
や熱亀裂が極めて生じにくく、不燃性に優れる。 また、本発明組成のガラスは、 極めて低廉価の原料から得られる。 低い作業温度で繊維を製造することができ
る。 耐湿性、吹繊性等の特性にも優れる。 等の利点を有する。 本発明のガラス組成物は旋回ガスジエツト法に
供する原料ガラスとして極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なガラスの失透生成量と温度と
の安定的な関係を示すグラフであり、第２図は失
透生成量と温度の測定結果を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ重量百分率で表わして、 SiO₂： 35〜47 Al₂O₃： ９〜15 CaO： 15〜30 MgO： ０〜７ Na₂Ｏ： 17〜22 K₂Ｏ： ０〜４ （ただしNa₂ＯおよびK₂Ｏの合計量： 19を超え22以下） B₂O₃： ３〜６ を含むことを特徴とする繊維用ガラス組成物。 ２ SiO₂の含有率が36〜42重量％、Al₂O₃の含有
   率が12〜14重量％である特許請求の範囲第１項に
   記載の繊維用ガラス組成物。