TWI417263B - glass fiber - Google Patents
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Description
本發明關於一種玻璃纖維，特別是關於一種高彈性玻璃纖維。
過去以來，作為強度或彈性率優異的玻璃纖維用玻璃，已知有由SiO2
、Al2
O3
及MgO之玻璃組成物所構成之玻璃(S玻璃)。然而從1000泊溫度及液相溫度的觀點看來，S玻璃未必容易進行玻璃纖維的製造。此處，1000泊溫度是指玻璃的熔融黏度為1000泊的時候的溫度、液相溫度是指降低熔融玻璃的溫度時，最初發生結晶析出的溫度。一般而言，在使玻璃的熔融黏度成為1000泊附近而進行紡絲的情況，能有效率地製造玻璃纖維，因此紡絲通常在1000泊溫度與液相溫度之間的溫度範圍(作業溫度範圍)進行。S玻璃的該作業溫度範圍狹窄，熔融的玻璃即使在微小的溫度降低的影響下，也會容易發生結晶化(失透明)。因此，為了安定地進行紡絲，在玻璃纖維的製造步驟中，有必要以良好的精準度來控制紡絲條件。
就S玻璃的改良品而言，已知有含SiO2
、Al2
O3
、MgO及CaO的玻璃組成物(下述專利文獻1及專利文獻2)。在專利文獻1中揭示了一種玻璃組成物，其係隨著液相溫度的降低，而使纖維化變得容易。另外，在專利文獻2中揭示了一種玻璃組成物，其係在約1000泊溫度的黏度所對應的溫度(纖維化溫度)，與在液態玻璃及其一次結晶相間平衡存在的最高溫度(液相線)這兩個溫度之間的差距大。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特公昭62-001337號公報
專利文獻2：日本特表2009-514773號公報
然而，本發明人等進行檢討的結果，上述文獻的玻璃組成物雖然具有廣達某種程度的作業溫度範圍，然而會有1000泊溫度及液相溫度高的情況，而未必容易製造玻璃纖維。另外還會有所得到玻璃纖維的彈性率不足的傾向。
於是，本發明鑑於這些先前技術的問題點而完成，目的為提供一種玻璃纖維，其製造容易，並且具有充足的彈性率。
為了達成上述目的，本發明之玻璃纖維，其特徵為具有：以總重量為基準，SiO2
含量為57.0～63.0重量%、Al2
O3
含量為19.0～23.0重量%、MgO含量為10.0～15.0重量%、CaO含量為4.0～11.0重量%，且SiO2
、Al2
O3
、MgO及CaO的合計含量為99.5重量%以上之組成。藉由具有這樣的組成，能夠降低1000泊溫度及液相溫度，因此容易由玻璃組成物進行製造。此外還加上具有充足的彈性率。
在上述玻璃纖維之組成中，SiO2
含量與Al2
O3
含量的合計含量係以77.0～85.0重量%為佳。若該合計含量為85.0重量%以下，則能夠降低1000泊溫度及液相溫度，而容易由玻璃組成物進行製造。另一方面，若該合計含量為77.0重量%以上，則在玻璃中結晶析出的失透明現象難以發生，因此在其製造時變得容易進行紡絲。
另外，上述玻璃纖維之組成以SiO2
含量/Al2
O3
含量以重量比計係以2.7～3.2為佳。只要在這樣的範圍，則玻璃纖維其製造時的作業溫度範圍變廣，而且還會具有充足的彈性率。
另外，在上述玻璃纖維之組成中，MgO含量與CaO含量的合計含量係以16.0重量%以上為佳。此情況，玻璃纖維其原料的玻璃組成物1000泊溫度及液相溫度低，此外還加上由於溶解玻璃的黏性降低，玻璃組成物變得容易熔融，因此更容易由玻璃組成物進行製造。
此外，在上述玻璃纖維之組成中，MgO含量/CaO含量以重量比計係以0.8～2.0為佳。若該重量比為2.0以下，則液相溫度降低，因此能夠使製造時的作業溫度範圍變廣。另一方面，若該重量比為0.8以上，則玻璃纖維具有充足的彈性率。
本發明另外還提供一種玻璃纖維，具有滿足下述條件之組成，在以(a)SiO2
含量/(SiO2
含量+MgO含量+CaO含量)×100、(b)MgO含量/(SiO2
含量+MgO含量+CaO含量)×100、及(c)CaO含量/(SiO2
含量+MgO含量+CaO含量)×100為座標((a)、(b)、(c))所表示之3成分相圖之中，玻璃纖維的構成成分中的SiO2
、MgO、及CaO 3成分在由下述座標點圍住的範圍內：((a)=81.0、(b)=19.0、(c)=0.0)、((a)=71.0、(b)=29.0、(c)=0.0)、((a)=71.0、(b)=15.0、(c)=14.0)、((a)=81.0、(b)=8.0、(c)=11.0)。
本發明人等發現藉由使玻璃失透明時最初形成的結晶(失透明初相)成為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石之混合結晶，能夠抑制失透明速度。特別是在Al2
O3
設定為20重量%附近的情況，由於滿足上述3成分相圖的條件，失透明初相成為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石之混合結晶。所以具有這種組成的玻璃纖維，在其製造時，即使在無法使作業溫度範圍變得足夠廣的情況，也不會發生失透明，而變得容易進行製造，而且具有充足的彈性率。
依據本發明，藉由具有特定的組成，可提供一種玻璃纖維、其製造容易，具有充足的彈性率。
本實施形態之玻璃纖維之組成，其特徵為含有SiO2
、Al2
O3
、MgO及CaO之基本組成，而各成分含量在下述範圍內。此外，含量係以玻璃纖維組成之總重量為基準而計。
(1)SiO2
：57.0～63.0重量%
(2)Al2
O3
：19.0～23.0重量%
(3)MgO：10.0～15.0重量%
(4)CaO：4.0～11.0重量%
(5)上述(1)～(4)之合計：99.5重量%以上
本實施形態之玻璃纖維由於具有上述組成，因此在由玻璃組成物進行製造時，能夠使作業溫度範圍充分變廣，同時還能夠具備與S玻璃同等的彈性率。具體而言，可將1000泊溫度定為1385℃以下(典型而言為1350℃以下)，充分確保作業溫度範圍(典型而言為40℃以上)，同時可有效地得到具有95GPa以上的程度(典型而言為97～98GPa)的高彈性率之玻璃纖維。
若SiO2
含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計為57.0重量%以上，則可提升作為玻璃纖維的機械強度，且化學性質亦安定。另一方面，若為63.0%重量以下，則1000泊溫度及液相溫度降低，因此容易製造玻璃纖維。特別是為了使1000泊溫度成為1350℃以下，SiO2
含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計，係以57.5～62.0重量%為佳，以58.0～61.0重量%為較佳。
在Al2
O3
含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計為19.0重量%以上的情況，可使彈性率提高。另一方面，在23.0重量%以下的情況，液相溫度會降低，因此能夠使作業溫度範圍變廣。Al2
O3
含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計，係以19.5～22.0重量%為佳，以20.0～21.0重量%為較佳。
在MgO含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計為10.0重量%以上的情況，可使玻璃纖維的彈性率提高。另一方面，15.0重量%以下的情況，液相溫度會降低，因此能夠使作業溫度範圍變廣。MgO含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計，係以11.0～14-0重量%為佳，以11.5～13.0重量%為較佳。
若CaO含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計為4.0～11.0重量%，則容易製造玻璃纖維。亦即，在CaO含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計為4.0重量%以上的情況，液相溫度會降低，因此能夠使作業溫度範圍變廣。另一方面，在11.0重量%以下的情況，可降低1000泊溫度及液相溫度。此外，若CaO含量為11.0重量%以上，則會有玻璃組成物的液相溫度變高的情形，因此CaO含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計，係以5.5～10.5重量%為佳，以7.0～10.0重量%為較佳。
此外，由於在SiO2
、Al2
O3
、MgO及CaO的合計含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計為未滿99.5重量%時，其他雜質成分含量相對變多，因此無法確保玻璃纖維製造時的作業溫度範圍，或所得到玻璃纖維的彈性率。因此上述合計含量以玻璃纖維組成之總重量為基準而計，係以99.7重量%以上為佳，以99.8重量%以上為較佳。
在玻璃纖維之組成中，SiO2
含量(定為A)與Al2
O3
含量(定為B)的合計含量(A+B)，係以77.0～85.0重量%為佳，以78.0～82.0重量%為較佳。若A+B為85.0重量%以下，則能夠充分降低玻璃的熔融溫度，而容易進行紡絲。另外，若A+B為77.0重量%以上，則在玻璃中結晶析出的失透明現象變得難以發生，因此在製造玻璃纖維時容易進行紡絲。此外，為了使1000泊溫度成為1350℃以下，A+B係以81.0重量%以下為佳。進一步而言，為了使液相溫度成為1300℃以下，A+B係以80.0重量%以下為佳。
在玻璃纖維之組成中，SiO2
含量/Al2
O3
含量(定為A/B)之重量比而計係以2.7～3.2為佳，以2.9～3.1為較佳。若A/B為3.2以下，則可得到具有高彈性率的玻璃纖維。另外，若該重量比為2.7以上，則可使液相溫度降低，同時能抑制失透明現象。
在玻璃纖維之組成中，MgO含量(定為C)與CaO含量(定為D)的合計含量(C+D)，係以16.0重量%以上為佳，在C+D為16.0重量%以上的情況，可使1000泊溫度及液相溫度降低，加上使玻璃組成物變得容易熔融，此外還可使黏性降低，因此能夠使玻璃纖維的製造變得容易。因此，(C+D)係以18.0重量%以上為較佳。
在玻璃纖維之組成中，MgO含量/CaO含量(定為C/D)以重量比而計係以0.8～2.0為佳，以1.0～1.8為更佳。若C/D為2.0以下，則由於液相溫度降低，因此能夠使作業溫度範圍變廣，例如可確保作業溫度範圍在40℃以上。另一方面，若C/D為0.8以上，則可提高所得到玻璃纖維的彈性率。
另外如上述般，依據本發明人等這次新發現的見解，含有SiO2
、Al2
O3
、MgO及CaO的玻璃的失透明速度，會受到失透明初相的種類所影響。亦即，在失透明初相為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石之混合結晶的情況中，與其他結晶的情況相比，在液相溫度較不易有結晶析出。因此，在將此組成的熔融玻璃加以紡絲的情況，可抑制在玻璃纖維的製造中所發生的斷裂等問題，而能夠安定地進行紡絲。
由這樣的觀點看來，本實施形態之玻璃纖維係以具有滿足下述條件之組成為佳：在以(a)SiO2
含量/(SiO2
含量+MgO含量+CaO含量)×100、(b)MgO含量/(SiO2
含量+MgO含量+CaO含量)×100、(c)CaO含量/(SiO2
含量+MgO含量+CaO含量)×100為座標，並以((a)、(b)、(c))所表示之3成分相圖之中，該玻璃纖維的構成成分中的SiO2
、MgO、及CaO之3成分，在由下述座標點圍住的範圍內：((a)=81.0、(b)=19.0、(c)=0.0)、((a)=71.0、(b)=29.0、(c)=0.0)、((a)=71.0、(b)=15.O、(c)=14.0)、及((a)=81.0、(b)=8.0、(c)=11.0)。Al2
O3
含量為19.0～23.0重量%，特別是在20重量%附近的情況，具有這種組成的玻璃纖維用玻璃組成物，失透明初相會成為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石之混合結晶，因此進一步在玻璃纖維的製造方面為有利的。
此外，在Al2
O3
未滿19.0重量%的情況，在SiO2
、MgO、CaO的3成分相圖中，會有失透明初相無法成為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石之混合結晶的情形。為了使失透明初相為堇青石結晶，Al2
O3
含量以總重量為基準而計係以19.5重量%以上為佳。
本實施形態之玻璃纖維，係以將SiO2
、MgO、CaO及Al2
O3
含量定為上述條件，再加上定為使失透明初相成為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石的混合結晶之組成為較佳。此處，對於使失透明初相成為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石的混合結晶之組成，於以下作說明。圖1表示玻璃纖維中SiO2
、MgO及CaO這3成分的組成之組成圖。在圖1中，點X表示(SiO2
,MgO,CaO)=(81.0重量%,19.0重量%,0.0重量%)之點，點Y表示(SiO2
,MgO,CaO)=(71.0重量%,29.0重量%,0.0重量%)之點。另外，點Z表示(SiO2
,MgO,CaO)=(71.0重量%,15.0重量%,14.0重量%)之點，點W表示(SiO2
,MgO,CaO)=(81.0重量%,8.0重量%,11.0重量%)之點。亦即失透明初相為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石的混合結晶之組成，滿足在由點X、Y、Z及W圍住的四角形範圍內的條件。
此外，在上述點X、Y、Z、W中的各成分之重量%係以玻璃纖維的SiO2
、MgO及CaO之3成分合計定為100重量%時的含量來表示。附帶一提的是，玻璃纖維之組成除了SiO2
、MgO及CaO以外的成分，還至少含Al2
O3
，因此圖1所示的各成分含量與實際含量相異。
例如在玻璃纖維之組成中，Al2
O3
含量為以總重量為基準而計為20.0重量%的情況，在點X、Y、Z、W實際的玻璃纖維組成中，各成分SiO2
、MgO及CaO的含量為上述數值乘以0.8之值。圖2表示在Al2
O3
以總重量為基準而計為20.0重量%的情況下，SiO2
、MgO及CaO之3成分組成之組成圖。具體而言，玻璃纖維之組成滿足的條件為：以玻璃纖維組成之總重量為基準，在Al2
O3
含量為20.0重量%，SiO2
含量為56.8～64.8重量%，MgO含量為6.4～23.2重量%，CaO含量為0.0～11.2重量%的範圍內而由點X、Y、Z、W及V圍住的區域內。此外，在此組成圖中上述3成分組成之區域會隨著Al2
O3
含量而改變。
本實施形態之玻璃纖維之組成，基本上含有SiO2
、MgO、CaO及Al2
O3
，並出具有上述特徵組成，然而甚至還可含有其他成分，例如各成分的原料中已經含有，或不可避免地混入等。其他成分可列舉Na2
O等鹼金族氧化物、Fe2
O3
、Na2
O、TiO2
、ZrO2
、MoO2
、Cr2
O3
等。該等其他成分合計含量以總重量為基準而計，可為未滿0.5重量%，宜為未滿0.3重量%，以含有未滿0.2重量%為較佳。
此外，本實施形態之玻璃纖維，特別為了謀求兼顧機械強度與紡絲性的提升而進行玻璃組成的微調等，亦可含有Fe2
O3
與鹼金族氧化物合計0.4重量%以下，宜為0.01重量%以上未滿0.3重量%。另外，在此情況中，Fe2
O3
含量係以0.01重量%以上未滿0.3重量%為佳，以0.03重量%以上未滿0.2重量%為較佳。
上述玻璃纖維可由玻璃組成物製造。玻璃纖維可為玻璃纖維單絲、由複數個玻璃纖維單絲所構成的玻璃纖維股、對於玻璃纖維股實施撚絲所得到的玻璃纖維紗的任一形態。玻璃纖維的單絲纖維徑可定為例如3～30μm，玻璃纖維股可藉由將該單絲例如50～8000根加以集束而得到。另外，玻璃纖維紗可藉由對於該玻璃纖維股實施例如13次/25mm或其以下的撚絲而製造。此外，玻璃纖維亦能夠以在紙或塑膠製的芯材的周圍纏繞10～200km左右的捲絲體的形式提供，或能夠以切斷成為1英吋左右的玻璃纖維(玻璃纖維切股等)的形式提供。另外，使用本實施形態之玻璃纖維，還能夠以玻璃纖維織物、編物、不織布、氈、組合物、粗紗、粉等的形式提供。另外，本實施形態之玻璃纖維可單獨使用，然而亦可將周知的市售玻璃纖維或碳纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維等的2種以上組合使用。
玻璃纖維之製造方法可採用再熔融法、直接熔融法等周知的方法。在該等周知的方法中，通常藉由以高速將熔融後的玻璃組成物由數百至數千個鉑管嘴拉出，以使玻璃組成物纖維化，而得到玻璃纖維。
此外，本實施形態所關連之玻璃纖維的截面形狀，不全部都是通常的圓形，亦可為橢圓、長橢圓、繭型的扁平截面纖維、或星型、四角形、三角形等特殊形狀截面纖維。特別是在玻璃纖維為扁平截面纖維或特殊形狀截面纖維的情況，會有必要以較高黏度進行紡絲。因此，只要組成可使玻璃的失透明初相成為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石之混合結晶，則即使在高黏度亦即低溫之下，熔融玻璃的結晶也難以析出，而能夠安定地製造玻璃纖維。
亦即，在玻璃纖維為扁平截面纖維或特殊形狀截面纖維的情況中，為了使製造容易並且具有充足的彈性率，係以滿足下述(1)～(2)的條件為佳。進一步而言，為了更安定地進行玻璃纖維紡絲，係以滿足下述(3)個條件為佳。
(1)玻璃纖維之組成以總重量為基準，SiO2
含量為57.0～63.0重量%，Al2
O3
含量為19.0～23.0重量%，MgO含量為10.0～15.0重量%，CaO含量為4.0～11.0重量%，
(2)SiO2
、Al2
O3
、MgO及CaO的含量合計為99.5重量%以上，
(3)具有滿足下述條件之組成：在以(a)SiO2
含量/(SiO2
含量+MgO含量+CaO含量)×100、(b)MgO含量/(SiO2
含量+MgO含量+CaO含量)×100、(c)CaO含量/(SiO2
含量+MgO含量+CaO含量)×100為座標，並以((a)、(b)、(c))所表示之3成分相圖之中，SiO2
、MgO及CaO之3成分在由下述座標點圍住的範圍內：((a)=81.0、(b)=19.0、(c)=0.0)、((a)=71.0、(b)=29.0、(c)=0.0)、((a)=71.0、(b)=15.0、(c)=14.0)、及((a)=81.0、(b)=8.0、(c)=11.0)。
此外，在扁平截面纖維或特殊形狀截面纖維的情況中，換算纖維徑係以3～30μm為佳，以5～20μm為較佳。另外，特別是在扁平截面纖維的情況中，扁平率係以2～8為佳，以3～7為較佳。此處，換算纖維徑是指纖維截面積相同的圓形截面纖維的直徑，扁平率是指假想一個與玻璃纖維截面外切的最小面積長方形時，此長方形的長邊與短邊之比(長邊/短邊)。
然後，藉由上述方法所得到的玻璃纖維可適用於各種用途。例如可適用於產業用資材或汽車零件材料等所使用的FRP、FRTP用玻璃纖維、或電子材料的印刷電路板用層合板之玻璃纖維補強材。
另外，藉由將本實施形態之玻璃纖維使用於強化材(基質樹脂)，可製造出玻璃纖維複合材。玻璃纖維複合材之製造方法會隨著所使用的基質樹脂而不同。在使用熱塑性樹脂的情況，藉由可沖壓片材成形法、射出成形法、浸漬法等技術，可製造出玻璃纖維複合材。熱塑性樹脂可採用例如聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)樹脂、甲基丙烯酸樹脂、氯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、聚縮醛樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯硫醚(PPS)樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂、液晶聚合物(LCP)樹脂、氟樹脂、聚醚醯亞胺(PEI)樹脂、聚芳酯(PAR)樹脂、聚碸(PSF)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺醯亞胺(PAI)樹脂等。
另一方面，玻璃纖維複合材用的基質樹脂在使用不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂、酚樹脂等熱硬化性樹脂的情況，可採用手積法、噴佈法、樹脂轉移成形(RTM)法、片狀模塑料(SMS)法、塊狀模塑料(BMC)法、擠出法、單絲捲繞法、注入法等製造方法。
在玻璃纖維複合材料中，除了基質樹脂以外，強化材還可採用水泥、砂漿、混凝土、柏油、金屬、碳、陶瓷、天然橡膠、合成橡膠等。
使用玻璃纖維之玻璃纖維複合材料，可使用作為以下所述般各種用途的材料。例如在航空設施用途方面，可使用於飛機用基材、內裝材、防震材等，在車載相關用途方面，可使用於制震補強材、保險桿、引擎護板、擋泥板、車頂材、車體、尾翼、消音過濾器、防撞板、散熱器、正時皮帶等。另外，在船舶相關用途方面，可使用於汽艇、帆船、漁船等，在建設‧土木‧建材相關用途方面，可使用於裝飾壁、透光天花板‧照明燈外殼、表面貼布、防蟲網、捲簾、帳篷用膜材、背光看板、採光用波板‧平板‧折版、混凝土防蝕補強材、外壁補強材、塗膜防水材、防煙垂壁、不可燃透明隔壁、投影幕、道路補強材、浴缸、浴廁單元等，在休閒運動相關用途方面，可使用於釣竿、網球拍、高爾夫球杆、滑雪板、安全帽等。另外，在電子機器相關用途方面，可使用於印刷電路板、絕緣板、端子板、IC用基板、電子機器外殼材、電子零件用封裝材、光學機器外殼材、光學零件用封裝材、絕緣支持體等，在工業施設相關用途方面，可使用於風車翼片、玻璃濾袋、不可燃絕熱材的外覆材料、膠結砂輪的補強材、鋁過濾器等，在農業相關用途方面，可使用於塑料溫室、農業用桿材、儲料桶槽等。另外，上述玻璃纖維複合材，亦可使用作為周知的纖維強化複合材料的強化材。
[實施例]
以下針對本發明適合的實施例作進一步詳細說明，而本發明並不受該等實施例所限定。
[玻璃纖維用玻璃組成物之調製及其評估]
調合玻璃原料使其成為表1、2及3所示的組成，以基本組成為SiO2
(A)、Al2
O3
(B)、MgO(C)及CaO(D)的組成之玻璃組成物進行熔融紡絲，得到纖維徑13μm之玻璃纖維。此外，所得到的玻璃纖維係具有與原料的玻璃組成物同等的組成。然後針對各玻璃纖維，分別求得製造時1000泊溫度、液相溫度及作業溫度範圍，同時評估耐失透明性，分析失透明初相的結晶，另外還測定最後所得到的玻璃纖維的彈性率。將所得到的結果與組成一起揭示於表1、2及3。該等特性係藉由下述評估方法求得。
(1)1000泊溫度：使用熔融在鉑坩鍋中的各個玻璃組成的玻璃，改變玻璃的熔融溫度同時以旋轉式B型黏度計連續測定黏度，將黏度為1000泊的時候所對應的溫度定為1000泊溫度。黏度的測定係以JIS Z8803-1991為基準進行測定。
(2)液相溫度：將各個玻璃組成的玻璃粉碎物置入鉑舟中，以設定1000℃至1500℃的溫度梯度的管狀電爐進行加熱。將結晶析出的溫度定為液相溫度。
(3)作業溫度範圍：由(1000泊溫度)-(液相溫度)計算出。
(4)彈性率：彈性率係以超音波法進行測定。測定在玻璃塊中傳遞的超音波(縱波音速、橫波音速)，由玻璃的比重、縱波音速、橫波音速之值計算出彈性率。
(5)耐失透明性的評估：使各個玻璃組成物1000泊溫度以上熔融之後，在低於液相溫度150℃±50℃的溫度放置6小時。接下來，觀察在此玻璃組成物之表面及內部所發現到的結晶狀況，並以3階段進行評估。A表示沒有結晶析出。B表示在表面的一部分有結晶析出。C表示在表面及內部有結晶析出。
(6)失透明初相之結晶種：使用測定了液相溫度的試樣，將所析出的結晶初相部加以粉碎，並以X射線繞射裝置進行分析，而鑑定出結晶種。此外，表1～3的失透明初相的結晶種依照下述記載。表中，在表示有2種以上的結晶種的情況下，則表示可確認兩種結晶種混合存在。
COR：堇青石(Cordierite)
ANO：鈣長石(Anorthite)
PYR：輝石(Pyroxene)
MUL：富鋁紅柱石(Mullite)
TRI：鱗石英(Tridymite)
SPI：尖晶石(Spinel)
FOR：鎂橄欖石(Forsterite)
CRI：白矽石(Cristobalite)
CAS：CAS(Calcium‧Alminiumn‧Silicate)
此外，表1所示的試樣1～19，分別相當於實施例，表2及3所示的試樣20～44，分別相當於比較例。然後，表3的試樣36～39對應於日本特公昭62-001337號公報所揭示的實施例2～5之玻璃組成物。另外，表3的試樣40～44，分別對應於日本特表2009-514773號公報所揭示的實施例1、4、7、14、15之玻璃組成物。
進一步將實施例5與9的組成之熔融玻璃加以紡絲，得到換算纖維徑15μm、扁平率為4，而截面形狀為長橢圓形之扁平截面玻璃纖維。其結果，可確認兩個試樣皆為紡絲作業性優異。
如表1～3所示般，可確認實施例的試樣1～19在與比較例的試樣20～44相比之下，1000泊溫度及液相溫度兩者都降低，同時能夠得到較廣的作業溫度範圍，而且還得到較高的彈性率。
圖1表示玻璃纖維之SiO2
、MgO及CaO 3成分組成之組成圖。
圖2表示在將玻璃纖維之Al2
O3
含量固定於20重量%的情況下，SiO2
、MgO及CaO 3成分組成之組成圖。
Claims (8)
- 一種玻璃纖維，其特徵為：具有以總重量為基準，SiO2 含量為57.0~63.0重量%、Al2 O3 含量為19.0~23.0重量%、MgO含量為10.0~15.0重量%、CaO含量為5.5~11.0重量%，且SiO2 、Al2 O3 、MgO及CaO的合計含量為99.5重量%以上，SiO2 含量/Al2 O3 含量以重量比計為2.7~3.2、MgO含量/CaO含量以重量比計為0.8~2.0之組成。
- 如申請專利範圍第1項之玻璃纖維，其係具有SiO2 含量為57.0~62.0重量%。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃纖維，其係具有SiO2 含量/Al2 O3 含量以重量比計為2.7~3.1之組成。
- 如申請專利範圍第1或2項中任一項之玻璃纖維，其係具有SiO2 含量與Al2 O3 含量的合計含量為77.0~85.0重量%之組成。
- 如申請專利範圍第1或2項中任一項之玻璃纖維，其係具有MgO含量與CaO含量的合計含量為16.0重量%以上之組成。
- 如申請專利範圍第1或2項中任一項之玻璃纖維，其係進一步再含有Fe2 O3 與鹼金屬氧化物，且具有Fe2 O3 含量與鹼金屬氧化物含量之合計含量為0.4重量%以下之組成。
- 如申請專利範圍第1或2項中任一項之玻璃纖維，其係具有滿足下述條件之組成： 在以(a)SiO2 含量/(SiO2 含量+MgO含量+CaO含量)×100、(b)MgO含量/(SiO2 含量+MgO含量+CaO含量)×100、及(c)CaO含量/(SiO2 含量+MgO含量+CaO含量)×100為座標，並以((a)、(b)、(c))所表示之3成分相圖之中，SiO2 、MgO及CaO之3成分在由下述座標點圍住的範圍內，((a)=81.0、(b)=19.0、(c)=0.0)、((a)=71.0、(b)=29.0、(c)=0.0)、((a)=71.0、(b)=15.0、(c)=14.0)、及((a)=81.0、(b)=8.0、(c)=11.0)。
- 如申請專利範圍第1或2項中任一項之玻璃纖維，其中具有前述組成之玻璃的失透明初相為堇青石結晶，或堇青石與鈣長石之混合結晶。
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