JPS6217041A - 繊維用ガラス組成物 - Google Patents

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］ 本発明は繊維用ガラス組成物に係り、特に旋回ガスジェ
ッ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ェット法（ＲＧＪ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
って引き出す方法である。この旋回ガスジーット法は、
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。

この旋回ガスジェット法は、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、旋回ガスジェ
ット法によってガラス繊維を製造する場合、白金ないし
白金合金製の溶融ポットが使用されるが、このポットの
損傷を防止するために、ガラスの溶融作業温度（溶融ポ
ッ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、特にポットの寿命をより長期化する
点から、作業温度は１３２Ｏ℃以下であることが望まし
い。

このため、旋回ジェット法に適切なガラス組成物は１３
２Ｏ℃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ェッ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、Ａ１２Ｏａ　：　９〜ｌ　
５．Ｃａｏ　：　１５〜４０、ＭｇＯ：　Ｏ〜７．Ｎａ
２Ｏ：　Ｏ〜ｌ　９、Ｋ　２Ｏ　：０〜１９、ただしＮ
ａ２Ｏ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、旋回カスジェッ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１通常、建設省告示第１８２
８号（昭和４５年１２月２８日）に定められた不燃試験
によって評価され、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５６−５
３５２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っ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。従って、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、旋回ガスジェット法に適切なｔａ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 Ａ旦２Ｏ３：　　　９〜１５ ＣａＯ：１５〜３０ Ｍｇ０　　　・　　０〜７ Ｎａ２Ｏ　　：　　１７〜２２ Ｋ　２Ｏ−０〜４ （ただし　Ｎ　ａ　２Ｏ及びＫ２Ｏの合計量：１８〜２
２） Ｂ２Ｏに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、巾に％
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
５ｉＯｚ配合割合は３６〜４２％である。

Ａ　ｆＬ　２Ｏ３は９％未満では耐湿性が箸しく低下し
、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Ａ　ｌ　２Ｏ　：ｌ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、１
５％より少ないと耐湿性は　　　　□良いが、耐水性が
著しく低くなって不都合であ　　　　）る。

ＭｇＯはその配合割合が少ない方が、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。

従って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、Ｎ　ａ　２Ｏは１７〜２２％、Ｋ２Ｏは０〜
４％以下とする。なお、Ｎ　ａ　２Ｏ及びＫ２Ｏの合計
量は１８＝２２である。Ｎ　ａ　２Ｏ　＋　Ｋ　２Ｏが
１８％未満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。Ｎ　ａ　２Ｏとに’２Ｏの合計量の好
ましい範囲は１９％を超え２２％以下である。

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ｍ雄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。従って、Ｂ２Ｏ］
の配合割合は３〜６％とする。

なお、Ｓ　４ｍ２．Ａｌｐ　０３　、ＣａＯ及びＭｇＯ
を１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、アプライド１１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
って、Ｓ　ｉ　０２　　Ａ　ｌ　２Ｏ３　、　Ｃａ　Ｏ
Ｍ　ｇ　Ｏ系を基本組成に選ぶことによって、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
ｍ雄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。従って、失透生成量は不燃性にとって必要かつ十分
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ｍ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、ｍ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ｍ雄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、結晶化の程度によっては、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１ｒｇＪ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った実験によ
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、カラス組成による差は殆どなかった。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、はぼこの
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、１
３５０℃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１００ｃｃに白金ポットに投
入し、白金ポットの電気抵抗加熱により溶融した。白金
ポットのノズルから流出した溶融ガラスを、旋回ガスジ
ェット法により。

直径約７ＪＬ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、軟
磁性を調べた。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。

五二五 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Ｏ
，Ｏ，Ｘの順に３段階に分ける。ここでは０以上で不燃
試験合格となる。木実流側で得られたガラス試料につい
ても前述の実験方法と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」Ｌ性 ガラスｔａｆｉ！試料２Ｏｇを縦横各々２Ｏｍｍ、厚さ
５０ｍｍのマット状に成形し、縦横２５０ｍｍ、厚さ３
ｍｍの２枚の鉄板の間に挿入し、ボルトとナツトを用い
てマットの厚みが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、マットを無加重で約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０１Ｏ１Δ、×の順に４段階で評価した。

１呈１１ 白金ポット（ガラス繊維試料の作製に用いたと同一のも
の）に、準備したカレー２１を投入し、白金ポットの電
気加熱により溶融し、ノズルより流出するガラス量が４
２Ｏ　ｇ　／　ｈ　ｒになったときのポット内最高温度
を作業温度とし、その値を示した。この温度はその時の
ポッ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」１性 上記白金ポットに旋回ガスジェット用のエアーノズルを
取付けて、ガラス溶融物をｍ酸化したときの、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＠、Ｏ，Δ、×、
××の５段階で示した。×中以下は繊維化ができなかっ
たものである。

第１表から明らかなように１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。

し効果］ 以上詳述した通り、本発明の繊維用ガラス組成物により
得られるガラス組成物は、約５００〜ｔ　ｏ　ｏ　ｏ　
’ｃ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。従って、かかるガラス繊維により製造される
ボード等のガラス＃Ｉｒａ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Ｍ＆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ェット法に供する原
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定性的
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 (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ重量百分率で表わして、 ＳｉＯ＿２：３５〜４７ Ａｌ＿２Ｏ＿３：９〜１５ ＣａＯ：１５〜３０ ＭｇＯ：０〜７ Ｎａ２Ｏ：１７〜２２ Ｋ＿２Ｏ：０〜４ （ただしＮａ＿２Ｏ及びＫ＿２Ｏの合計量：１８〜２２
   ） Ｂ＿２Ｏ＿３：３〜６ を含むことを特徴とする繊維用ガラス組成物。
2. （２）ＳｉＯ＿２の含有率が３６〜４２重量％、Ａｌ＿
   ２Ｏ＿３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。