JP2012531373A

JP2012531373A - 高強度高弾性ガラス繊維

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Publication number: JP2012531373A
Application number: JP2012518004A
Authority: JP
Inventors: チュヤオタン
Original assignee: チョンチンポリコンプインターナショナルコーポレイション
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-12-10
Also published as: EP2450321B1; WO2011000221A1; CN101597140A; ES2746014T3; CN101597140B; EP2450321A1; EP2450321A4; US20120129678A1; PL2450321T3; DK2450321T3; US8703633B2

Abstract

増強型及び紡績型に適応する高強度高弾性ガラス繊維で、その構成成分及び重量構成比率はSiO₂ 56〜64、AI₂O₃ 13〜20、CaO8〜13、MgO 7〜12、TiO₂ 0〜2. 5、ZrO₂ 0〜2. 0、Li₂O 0〜0. 8、Na₂O+K₂O 0〜、L. 0、Fe₂O₃ 0〜0. 60 ；F₂ 0〜0. 60である。本発明で言う高強度高弾性ガラス繊維、その強度及び弾性（柔軟性）がEガラス及びECRガラス、或いはその他のホウケイ酸の含まないガラス（例えばAdvantexガラス）より顕著に高い。当該ガラスが比較的に高い溶製及び繊維成形温度を要求し、その繊維の成形温度及び液相線温度の差が65°C以上であり、ガラス繊維工業化生産の標準に適合する。この成分のガラス繊維が伝統的なEガラスに比べると、更に高い高温耐性及び化学防食性を持っている。

Description

本発明はガラス繊維材料に関し、特に、増強型及び紡績型に適用できる高強度高弾性ガラス繊維に関する。

典型的な高強度高弾性ガラス繊維のほとんどは、SiO₂-Al₂O₃-MgO系のガラスで、例えばアメリカのS-2ガラス、日本のTガラス及び中国のSガラス等である。E-ガラス、Sガラス、Tガラス、ECR−ガラス及びS-2ガラスなどに関する製品の定義、紹介、技術及び性能は、国家ガラス繊維製品品質監督検査センター及び全国ガラス繊維標準化技術委員会が編纂し、中国標準出版社第五編纂室が発行する「ガラス繊維標準集」(中国標準出版社2008年第一版)、姜肇中などが編集した「ガラス繊維応用技術」（北京中国石化出版社2004年第一版）、張耀明などが編集した「ガラス繊維及び鉱滓綿全集」（北京化学工業出版社2001年第一版）の文献に記載した従来技術を参考とする。

一部のガラス繊維製造メーカは基本的な高強度及び高弾性の機能を保ち、且つガラスの溶解及び繊維成形過程の工芸性を改良するため、その他、溶解の促進を補助できる金属酸化物を適切に混入し、ガラスの繊維形成温度を適当に降下させ、ガラスの結晶化傾向を改善した。しかしながら、SiO₂-Al₂O₃-MgO系のガラス繊維の生産難度及び生産コストが極めて高く、複合材料の領域に応用することが比較的に少ない。これは、主には工事工業、航空及び高技術の民用製品に応用されている。

本発明の目的とは、一般的なE-ガラス生産工程と装置（著者は楊志強博士であり、指導教授は過増元教授であり、1996年清華大学「工程熱物理」の第三巻で発表された「ガラスタンク炉液流とバブリング過程の研究及びEガラスユニット炉中での応用」の中で引用された中国E-ガラスの一般生産工程と装置を参考にした。）に基づき、工程、成分及び調合比率の改善に通じ、改めて一つの高強度高弾性ガラス繊維を生産することである。いわゆる高強度及び高弾性は相対的で、Sガラス或いはTガラスよりやや低いが、数量が多く面積が広いEガラス及びECR-ガラス、或いはその他のホウケイ酸を含まないガラス（例えばAdvantexガラス）よりも顕著に高い。強度、弾性（柔軟性）及び耐用性をはじめ、当種類のガラスのその他の特性もEガラスよりも優れている（例えば耐温度性、耐酸性、耐アルカリ性等）。

本発明の高強度高弾性ガラス繊維に含まれる成分とその重量百分率は以下の通りである。
化学成分重量比率（％）
SiO₂ 56〜64
Al₂O₃ 13〜20
CaO 8〜13
MgO 7〜12
TiO₂ 0〜2.5
ZrO₂ 0〜2.0
Li₂O 0〜0.8
Na₂O+K₂O 0〜1.0
Fe₂O₃ 0〜0.60
F₂ 0〜0.60。

本発明の高強度高弾性ガラス繊維に含まれる成分と重量百分率は以下の通りである。
化学成分重量比率（％）
SiO₂ 58〜62
Al₂O₃ 14〜18
CaO 10〜13
MgO 8〜10
TiO₂ 0〜2.5
ZrO₂ 0〜2.0
Li₂O 0〜0.8
Na₂O+K₂O 0.2〜0.85
Li₂O +Na₂O+K₂ <1.2
Fe₂O₃ 0〜0.50
F₂ 0〜0.60。

前述の高強度高弾性ガラス繊維の中で、F₂の重量百分率を0.00〜0.005として再び優先して選択される。

本発明の高強度高弾性ガラス繊維に含まれる成分と重量百分率は以下の通りである。
化学成分重量比率（％）
SiO₂ 58〜62
Al₂O₃ 14〜18
CaO 10〜13
MgO 8〜10
TiO₂ 0.8〜2.0
ZrO₂ 0〜2.0
Li₂O 0〜0.8
Na₂O+K₂O 0.2〜0.85
Li₂O +Na₂O+K₂O <1.0
Fe₂O₃ 0〜0.50。

前述の高強度高弾性ガラス繊維の中で、再び優先して選択できる成分と重量百分率の優先選択は次の通りである。SiO₂の重量百分率は60.6、CaOの重量百分率は12.3、TiO₂の重量百分率は1.2、LiO₂の重量百分率は0.40、Na₂O+K₂Oの重量百分率は0.40、Fe₂O₃の重量百分率は0.35、Al₂O₃の重量百分率は15.8、MgOの重量百分率は8.8とする。また、一定のSO3を添加すると、当該高強度高弾性ガラス繊維の中で当該SO₃を0.02として優先選択される。具体的な含有量の成分比率構成の中で、ガラス繊維の成形温度（ガラスの粘度は1000Paとする。）とガラス液相温度との差は少なくとも80℃とする。この成分、調合比率及び工程などの条件の下で、製品の性能が最高となる。

具体的に、本発明のガラスはSiO₂-Al₂O₃-MgO-CaOシステムに属し、基本成分は以下の通りである。
化学成分重量比率（％）
SiO₂ 56〜64
Al₂O₃ 13〜20
CaO 8〜13
MgO 7〜12
TiO₂ 0〜2.5
ZrO₂ 0〜2.0
Li₂O 0〜0.8
Na₂O+K₂O <1.0
Fe₂O₃ <0.60
F₂ 0〜0.60。

直接のF₂除去或いはF₂を0.0〜0.005％にコントロールされるものは最適なガラス成分とする。
化学成分重量比率（％）
SiO₂ 58〜62
Al₂O₃ 14〜18
CaO 10〜13
MgO 8〜10
TiO₂ 0.8〜2.0
ZrO₂ 0〜2.0
Li₂O 0〜0.8
Na₂O+K₂O 0.2〜0.85
Li₂O+Na₂O+K₂O <1.0
Fe₂O₃ <0.5。

上述の態様では、ガラスの中にF₂がほとんど含まれていない。すなわち、ガラスの配剤には蛍石（CaF₂)を入れず、ガラスの中のF₂はただその他の原材料により、F₂を混入物として入れられているにすぎず、その占有率は普通は0. 0〜0. 005%である。

本発明はSiO₂-Al₂O₃-MgO-CaO系列の高強度高弾性ガラス繊維を提供する。ガラス繊維の強度はガラスの成分（構成）との間に、大きな関係がある。同時にガラス繊維一本の直径にも関係がある。しかし、ガラス繊維の弾性（柔軟性）は、ガラスの化学成分（構成）と関係があるようである。R-ガラスもSiO₂-Al₂O₃-MgO-CaO系列に属する一種類の高強度高弾性繊維であり、成分の中のAl₂O₃構成率はSガラスと同じで、その熔製及び繊維形成温度が高い為、コストが高いのでビジネス的な応用をされていない。

通常のSiO₂-Al₂O₃-MgO三元系列のガラスをベースとして、一定量のCaOを導入し、SiO₂-Al₂O₃-MgO-CaO四元系列のガラスを形成させるのは、ガラスの溶解及び繊維の成形温度を降下させるのが目的である。これ以外にも、本発明ではSiO₂-Al₂O₃-MgO-CaO系列のガラスにその他の金属化合物を入れ、ガラスの溶製及びガラス繊維の成形工芸性の改善を図り、ガラスの弾性（柔軟性）・強度の向上、化学物の腐蝕耐性の向上、或いはそのガラス繊維の複合材料のある応用性能の向上を図った。

SiO₂はネット状筋骨としてガラス構成し、通常の高強度S系列のガラスの中で、SiO₂の占有比率は約65%、本発明改良の方法では、SiO₂の占用比率は58〜62%で、SiO₂の占有率が62%にオーバーした場合、ガラスの粘度が増加し、ガラスの溶解及び繊維形成温度も著しく上昇すると見られる。

本発明の高強度高弾性ガラスAl₂O₃+CaO+MgO+TiO₂の占有率が高い、且つ、この分はガラスネットの外層構成部分に属し、SiO₂の占有率が56%より低下した場合、ガラス繊維の強度及び弾性（柔軟性）が降下するし、ガラスの結晶化傾向が増大する。

Al₂O₃がガラスの中では非常に興味深い構成成分であり、ガラスの構成理論から見れば、ある程度のAl₂O₃は[A10₄]四面体の形でガラスのネット構造の中に進入でき、もし占有率が多すぎると、一部のAl3+が[A10₆]配位構造となり、ガラスのネット構造に進入できない。そのため、Al₂O₃の占有率が過量した場合、ガラスの粘度及び表面の柔軟性が顕著に増強するが、ガラスの析晶（結晶）温度が著しく上昇し、ガラスの溶製及び繊維形成の困難を引き起こす。SiO₂+ Al₂O₃がガラスのネット構造として、その総量がガラス繊維の強度及び弾性（柔軟性）に大きな役割を果たしている。クラシックのS、T及びRガラスのS SiO₂+Al₂O₃は皆83〜90 %の間である。本発明のAl₂O₃は12〜20 %を占め、改良成分のAl₂O₃の占有率は14〜18 %、SiO₂+ Al₂O₃総量は72〜80%であり、もしSiO₂+ Al₂O₃の総量が80%オーバーした場合、伝統的なガラス繊維窯工芸法で生産するのが難しいと見られる。

MgO及びCaOはガラスの構成中両方ともネット外層構成成分に属するが、ガラスの高温粘度を降下させる役割がある。但し、それらがガラスの中で果たしている役割はまったく同じではない。MgOのMg-O単結合の強度はCa-Oよりも高いから、ガラスの強度及び弾性（柔軟性）の向上に極めて重要な役割を果たしている。本発明の改良方法でMgOの占有率は8〜10%の間である。CaOの導入はガラス溶解体の高温粘度の降下及びガラス析晶（結晶化）傾向に特別な効果があるが、量が多すぎると、ガラス繊維の強度及び弾性（柔軟性）を降下させる恐れがあるから、本発明の改良方法のCaO占有率は10〜13%である。

科学実験を通じ、本特許出願の発明者が次の通り発見した。TiO₂はガラスを形成するネット状構造外部の構成成分として、ガラス溶解物の高温粘度を下がることに作用している。ガラスネット状構造外部の成分イオンの中でTi-O単結合の強度が一番強いため、TiO₂の導入はガラス繊維の弾性向上、同時にガラスの耐薬品性（特に耐酸性）改善に作用を発揮しているが、TiO₂の導入はガラスの色に負の影響を与えている。加える量の増加につれガラスは徐々に茶褐色を見せ、結晶化傾向も拡大し、配合料コストが高くなる。本発明でガラスに導入するTiO₂の量は0〜2.5％となり、改良組み替えのTiO₂量は0.8〜2.0％となっている。

ZrO₂の導入もガラス繊維の弾性向上に積極的な影響を与え、ガラスの耐アルカリ性と耐水性を高めることに役立っている。コンクリート増強応用面ではこれによってできた複合材型材は、非常に重要な役目を果たしている。本発明でガラスZrO₂への導入量は0〜2.0％となる。

アルカリ金属の酸化物であるLi₂Oは、値段が高いためガラスの有効構成成分として導入されることが少ないが工業ガラスでNa₂OとK₂Oが使われる場合が多い。Li₂OはNa₂OとK₂Oに比べ、溶解補助と高温粘度降下面で作用が著しいが、原料コストが高価のため実際に利用することが少ない。もしガラス成分でアルカリ金属酸化物の総量は一定だとして、一定量のLi₂OをNa₂OとK₂Oの代わりとして使えば、ガラス溶製及びガラス繊維の成形に対し明らかに効果が見られるはずである。本発明でガラス成分中のLi₂O占有率は0〜0.8％となる。

Na₂OとK₂Oの導入は必然である（ガラス成分の中でNa₂OとK₂Oは決まってほかの鉱物原料から取り出されている）。アルカリ金属の酸化物はガラス溶解物の粘度降下及び結晶化傾向の改善に対し良い影響を与えているが、最高導入量の制限がなくてはならない。本発明でNa₂O+K₂Oの導入総量は0．85％以下に進める。更なる改良案ではLi₂O+ Na₂O+K₂Oの総量は1.0％以下になっている。本発明のある改良案ではNa₂O+K₂0の導入総量は0.8％となり、もう一つ実際あるパターンではLi₂O+ Na₂O+K₂0の総量は0.8％となり、中でLi₂Oの占有率は0.41になっている。

ガラスの中でFe₂O₃が存在するのは、ガラスの色とランク窯の熱貫流率に対して効果をもたらし、特に一定量のTiO₂を含めるガラスの透熱性に対してもっと大きな影響を及ぼす。本発明で推薦する態様に関してFe₂O₃の量は0〜0.5％となる。

B₂O₃は、ガラスを溶かす温度と粘度を低減するために効果をもたらし、例えばEガラスのB₂O₃含有量は4.0〜8.5％である。但し、B₂O₃はガラス繊維の強度と弾性にとって負の影響があり、またB₂O₃の導入はガラスの耐酸性と耐アルカリ性に消極的な影響を与える。本発明でガラスの成分はB₂O₃を含めない。

ガラス生産において最も広汎である有効な溶剤であるF₂は、ガラス溶融物の表面張力を明らかに降下できる。伝統的なEガラスもF₂を含む。F₂は大気層を汚染する物質であり、本発明の一つのガラス調製方法でF₂の含有量は0.6％となる。本発明の最適化ガラスの態様に関わる成分の中にF₂が含まれず、わざわざ配合料にCaF₂が入っていないが、それはガラスに絶対にF₂が含まれないとは意味しない。F₂はppm級とする場合もあり、この微量のF₂はほかの鉱物原料から不純物として混合することがある。B₂O₃とF₂を含めない本発明に関して、性能は優良であり、環境に良好な高強度高弾性を持つガラス繊維を得ることを目指し、さらにガラスを溶かしてから繊維を成形するまでの生産過程は難しくないと考えられる。

伝統的なEガラスの生産コントロールにおいて、非常に面白い役割を果たすSO₃はEガラスを澄ませる（ガラスの気泡）ために要になる効果があり、SO₃/Cはしばしば重要なコントロール手段となる。SO₃/Cは重要なコントロール手段であるが、コントロール指標ではない。液体ガラスを溶かして澄ませることにとって、ガラスのレドックス状態（Redox）はさらに効果をもたらすことができる。ガラス調製方法によりそれぞれの最高に澄ませる効果を要求するレドックス状態は異なる。本発明に言及するガラスとEガラスのRedoxも相違である。

ガラス繊維の生産過程中、Fe₂O₃は主要な成分ではなく、ひいては有害な成分であり、わざわざ添加しないが、普通は他の鉱物原料からまぎれ込み、しかもこの総量について厳しいコントロールが必要である。本特許出願の中でFe₂O₃は低いレベルの0〜0.6％を規定し、従来技術に対してますます厳しいFe₂O₃含有量の要求であり、さらにFe₂O₃の少ない含有量はガラス繊維の溶融及び性能にとって極めて有利である。

ガラス繊維は複数成分が協同作用している組み合わせとして、特殊なガラスである。成分の間で協同して組み合わせることは非常に重要であり、いかなる成分の微小な変化もガラス繊維性能の大きな変化を起こすことが可能であり、同じ成分含有量の増大または減少も製品性能の大きな変化を起こすことが可能である。従って、本当の良い性能を持ち、応用要求に満ち、工業化を実現するガラス繊維成分調合比率を得るために、大量の実験と検定結果分析が必要である。

本特許出願の成分と調合比率技術の態様は、本特許出願の発明者が性能と実際生産経験総括により、大量の実験とテストに基づいて大量の知恵と体力をかけて得る科学研究成果である。本特許出願の製品性能と従来技術の間では大きな差があり、実は際立つ本質特徴と著しい進歩を持っている重要な化学技術革新とする。

従来技術と比べて、本発明の革新特徴は以下の通りである。

（１）本発明の最大CaO含有量は13％とする
本発明の中で、高強度高弾性ガラス繊維のCaO含有量は10〜13％であるが、従来技術のCaO含有量は13％であった。科学実験を通じ、本特許出願の発明者が次の通り発見した。MgO含有量は8〜10％である時、もしCaO含有量は13％以上であれば、ガラス繊維溶融及び性能にとって有利であるが、ガラスの脆性は明らかに増え、それによってガラス繊維の強度と弾性を減らせることが分かる。CaO含有量は10％以下であれば、ガラス液体の高温粘度が高すぎるので、線引きが困難となる。従って、本発明のCaO含有量は10〜13％を選定する。

（２）本発明でZrO₂を取り入れる
本発明の主な応用は風力発電のブロワー翼板の中で応用されるため、高強度高弾性だけではなく、耐アルカリ性、耐水性も必要であり、本発明の高強度高弾性ガラス繊維の調合にわざわざZrO₂を入り、その用量は0〜2％とする。この用量範囲の内で、ZrO₂の添加はガラス繊維弾性の向上に役立ち、さらにそれによってガラス繊維の耐アルカリ性及び耐水性を向上する。これは風力発電のブロワー翼板にとって非常に重要であり、悪い環境で使用時間を延ばすことができる。もしZrO₂含有量が2％以上であれば、ガラス液体粘度は明らかに増大し、線引きに影響を与える。

（３）本発明でB及びFを除去する
BとFは伝統的なE-ガラス成分として、ガラスの溶融温度と、ガラス液体表面張力と粘度とに対して効果を果たすので、ガラス繊維生産の難しさを低減することが明らかに分かる。しかし、B及びFがガラス繊維に入った後、ガラス繊維の強度、弾性、耐アルカリ性及び耐水性に負の影響を与える。また、B及びFは揮発しやすいので、設備を腐食するだけではなく、さらに大気環境を汚染する。本発明のガラス繊維の調合指図書がB及びFを完全に除去し、国家グリーン環境保護の要求を満たすばかりでなく、ガラス繊維の強度と耐腐食性とを向上させる。

（４）本発明でLiO₂を取り入れる
本発明の調合指図書はB及びFを除去し、弾性及び化学安定性を高めるTi及びZrが入るので、ガラス繊維の作業性能を改善するために、それに応じで調合指図書に0〜0.8％のLi₂Oを添加すると、高温溶剤、ガラス粘度の低下の作用を持つだけではなく、ガラスの化学安定性を上げることが可能である。Li₂O価格が高いが、用量が少なく、さらに天然鉱物から得ることが可能なので、コストに対する影響が低い。しかも国内利用した酸化カルシウムほう素（borocalcite）は輸入品であるため、コストはもっと高い。

（５）繊維弾性など製品性能と用途とを変える
本発明の目的として、一つの風力発電のブロワー翼板用ガラス繊維を設計することであり、これは高強度高弾性及び良い耐アルカリ性、耐水性を持ち、しかも本発明の操作性は簡単であるため、現在は規模化生産段階に入った。本発明は中国特許局審査員が発見した「最も類似している文書」であるCN1802327A号特許出願と比べて、後者は主に航空分野で利用されるガラス繊維であり、高比ヤング率を強調する。両方の発明目的、応用分野と調合指図書は全く異なる。両方の明細書に書かれたデータにより、本発明のガラスは伝統的なEガラスよりも引っ張り強度は22％、弾性率は11〜15.7％を超えるが、CN1802327A号特許出願のガラス繊維弾性率はEガラスより僅か8.5％を超える。ガラス繊維安定性検定結果から見ると、本発明の耐酸性、耐アルカリ性と耐水性も良くなる。

（６）無重力パラメーターなどテストデータの相違
本発明とCN1802327A号特許出願のガラス繊維の安定性テストのレポートを以下の表１で表示し、この二つのガラス繊維の無重力パラメーターを比べると大きな差があることが分かる。

（７）本発明でSO₃を添加する
ガラス繊維生産の中で、SO₃はタンク炉のムード調整用であり、用量は少ない。SO₃はEガラスを澄ます（ガラス中の気泡）ことに重要な役割を担い、SO₃/Cは常に重要な調整手段である。SO₃/Cは調整手段であり、調整指標ではなく、ガラスの酸化還元（Redox）状態でガラス液体の溶融効果と澄ます効果とをさらに反映できる。異なるガラス調合比率と最高な澄ます効果に要求される酸化還元状態（Redox）は異なり、本発明ガラスとEガラスのRedoxも異なる。繰り返して実験を通じ、本発明で一定量のSO₃を添加する。

（８）本発明でB₂O₃を除去する
B₂O₃はガラス溶融温度と粘度を減らすことに効果を果たし、従来技術の中で、EガラスのB₂O₃含有量は4.0〜8.5％とするが、B₂O₃はガラス繊維の強度及び弾性に負の影響を与え、さらにガラスの耐酸及び耐アルカリ性にも負の影響を与える。技術革新として、本発明のガラス成分でB₂O₃を含まない。

つまり従来技術と比べて、本特許出願は発明目的、応用分野、調合設計構想、ガラス繊維性能及びガラス繊維の実際加工可能性などの面で著しい相違があり、これは発明者が大量の実験及び検定効果分析と実行検証を通じて完成した創造性労働成果である。さらに、これは特許法から要求される独自性と創造性を持っている。

以下、実際のガラス成分を溶かす実験を通じて本発明を説明する。ガラス成分表の通り参照する。

実験室で電気炉を使ってガラスを溶かす時、その原料はガラス繊維工場で常に使われる鉱物原料であり、TiO₂及びNa₂Oだけが化学工業の原料である。SiO₂、Al₂O₃、CaO及びMgOなどの主な導入成分についてそれぞれの原料はケイ砂、葉ろう石（パイロフィライト）またはカオリン、石灰石及び菱苦土石であり、Li₂O及びZrO₂も鉱物原料から取り出される。従って、これらの実験原料を選択する態様はガラス繊維の実際生産条件を満たす。各ガラス成分の配合料は白金ロジウム合金で作った坩堝の中に電気炉を通じて溶かすとガラスになる。各個の調整方法の溶かす時間と温度を比べてみると、それぞれのガラスを溶かすと澄ませることの難しさが分かる。またそれぞれの成分ガラスに対してその軟化点、失透温度及び繊維成形温度（T_logｎ=3）をテストする。

実験室で溶かしたガラスのかけらを完全に白金ロジウム合金で作った坩堝（底部で穴が10個があるノズル）の中に入る。そのガラス成形温度（60〜100℃）以上の高温下で2時間加熱した後、ガラス成形温度より10℃高いレベルまで坩堝温度を下げて引抜試験を行う。また最高のガラス繊維引抜状態を得るために、坩堝温度に対して適当な調整を行う。

より一層、本発明を検証するために、一つの小型のガラス繊維のランク窯生産ラインでガラス成分の生産性について実験を行い、それぞれの単繊維直径が13μm、17μm及び24μmとなるロービングを試作し、例のガラス成分は以下の通りである。

SiO₂ 60. 58% ；Al₂O₃ 15. 88% ；CaO 12. 32% ；MgO 8. 77% ；Li₂O 0. 41% ；Na₂O+K₂O 0. 39% ;TiO2 1. 2% ；Fe2O3 0. 35% ；SO3 0.02%。ガラス軟化点896°C，log3温度1276°C，液体ガラス温度1194°C，δTは82°Cとなる。

ASTM D 2343標準に準拠してダイレクトロービングの力学性能をテストする結果は以下の通りである。

力学引張方法によりテストした結果はガラス繊維粗紡Iレジンの外観力学性能に関して説明する必要があるが、上述のいくつのガラス繊維のテスト結果は各個のガラス繊維引張強度と弾性を比較して傾向を表明する。一連のテスト結果から見ると、本発明のガラス繊維粗紡の引張強度及び弾性について、Eガラスよりも22％及び11〜15.7％程度が高い、ECRガラスよりも16％及び5〜6％程度高いことが分かる。

Claims

ZrO₂を高強度高弾性ガラス繊維の製造に用いる用途であって、
前記高強度高弾性ガラス繊維の前記ZrO₂の含有量（重量百分率）は0〜2.0であることを特徴とするZrO₂の用途。
TiO₂を高強度高弾性ガラス繊維の製造に用いる用途であって、
前記高強度高弾性ガラス繊維の前記ZrO₂の含有量（重量百分率）は0〜2.5であることを特徴とするTiO₂の用途。
高強度高弾性ガラス繊維であって、
前記請求項１及び２に記載の含有量の成分を含み、さらに以下に記載の含有量（重量百分率）の成分を含むことを特徴とする高強度高弾性ガラス繊維。
SiO₂：56〜64
Al₂O₃：13〜20
CaO：8〜13
MgO：7〜12
Li₂O：0〜0.8
Na₂O+K₂O：0〜1.0
Fe₂O₃：0〜0.60
F₂：0〜0.60。
以下に記載の含有量（重量百分率）の成分を含むことを特徴とする請求項３に記載の高強度高弾性ガラス繊維。
SiO₂：58〜62
Al₂O₃：14〜18
CaO：10〜13
MgO：8〜10
TiO₂：0〜2.5
ZrO₂：0〜2.0
Li₂O ：0〜0.8
Na₂O+K₂O：0.2〜0.85
Li₂O+Na₂O+K₂O：<1.2
Fe₂O₃：0〜0.5
F₂：0〜0.6。
F₂の含有量（重量百分率）は、0.00〜0.005であることを特徴とする請求項４に記載の高強度高弾性ガラス繊維。
以下に記載の含有量（重量百分率）の成分を含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の高強度高弾性ガラス繊維。
SiO₂：58〜62
Al₂O₃：14〜18
CaO：10〜13
MgO：8〜10
TiO₂：0.8〜2.0
ZrO₂：0〜2.0
Li₂O：0〜0.8
Na₂O+K₂O：0.2〜0.85
Li₂O+Na₂O+K₂O：<1.0
Fe₂O₃：0〜0.5。
SiO₂の含有量（重量百分率）は60.6であり、CaOの含有量（重量百分率）は12.3であり、TiO₂の含有量（重量百分率）は1.2であり、Li₂Oの含有量（重量百分率）は0.40であり、Na₂O+K₂Oの含有量（重量百分率）は0.40であり、Fe₂O₃の含有量（重量百分率）は0.35であることを特徴とする請求項６に記載の高強度高弾性ガラス繊維。
Al₂O₃の含有量（重量百分率）は15.8であり、MgOの含有量（重量百分率）は8.8であることを特徴とする請求項６に記載の高強度高弾性ガラス繊維。
SO₃がさらに添加されたことを特徴とする請求項６に記載の高強度高弾性ガラス繊維。
SO₃の含有量（重量百分率）は0.02であることを特徴とする請求項９に記載の高強度高弾性ガラス繊維。