JPH01157434A - オキシナイトライドガラス繊維 - Google Patents
オキシナイトライドガラス繊維Info
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- JPH01157434A JPH01157434A JP63039190A JP3919088A JPH01157434A JP H01157434 A JPH01157434 A JP H01157434A JP 63039190 A JP63039190 A JP 63039190A JP 3919088 A JP3919088 A JP 3919088A JP H01157434 A JPH01157434 A JP H01157434A
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Landscapes
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、オキシナイトライドガラス繊維に関する。さ
らに詳しくは、本発明はＦＲＰ 、繊維補強セメントな
どの複合材料用の補強繊維として用いるに適し友高弾性
のガラス繊維に関する。
らに詳しくは、本発明はＦＲＰ 、繊維補強セメントな
どの複合材料用の補強繊維として用いるに適し友高弾性
のガラス繊維に関する。
（ロ）従来の技術
近年、プラスチック、あるいはセメントなどの構造材全
強化する有力な手段として、これらの材料にガラス繊維
を混合する材料の複合化が進められている。このような
複合材料に用いらｎるガラス繊維には高い強度が求めら
ｎているが、従来はＥガラス、Ｓガラスを繊維化したも
のが広く用いられてきた。
強化する有力な手段として、これらの材料にガラス繊維
を混合する材料の複合化が進められている。このような
複合材料に用いらｎるガラス繊維には高い強度が求めら
ｎているが、従来はＥガラス、Ｓガラスを繊維化したも
のが広く用いられてきた。
オキシナイトライドガラスは、酸化物ガラスの酸素原子
が窒素に置き換わった構造ｋＷしてお９．窒素原子の結
合原子価が３であるところから従来のガラスに比べ、高
弾性率’に！する。
が窒素に置き換わった構造ｋＷしてお９．窒素原子の結
合原子価が３であるところから従来のガラスに比べ、高
弾性率’に！する。
かかるオキシナイトライドガラスの製造方法には、ゾル
・ゲル法、溶融法、Ｎ２ガス吹き込み法。
・ゲル法、溶融法、Ｎ２ガス吹き込み法。
多孔質ガラスのＮＨ３ガス処理法などがある。
しかしながら、その繊維化にあたっては、前記のうちゾ
ル・ゲル法を用いたものおよび−たんバルク状のオキシ
ナイトライドガラスを作成し・それを再溶融して繊維化
したもの（Ｕ、 Ｓ。
ル・ゲル法を用いたものおよび−たんバルク状のオキシ
ナイトライドガラスを作成し・それを再溶融して繊維化
したもの（Ｕ、 Ｓ。
ｐａｔｅｎｔ ４．６０９．６３１ ）が存在するのみ
である。
である。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
従来、用いられている強化用ガラス繊維の強度はなお充
分でなく９弾性率についてはＥガラスで最大７５００
ｋｇ／−であり、もつとも高い弾性率を有するＩｍｐｅ
ｒｉａｌ Ｎ −６７２で１２１１０ ｋｇ／ｍ！に過
ぎない。また高弾性？有するオキシナイトライドガラス
繊維にあっても、これまでゾμ・ゲル法により得らｎ几
繊維の弾性率は約８０００ｋｇ膚と複合材料の強化用ガ
ラス繊維としてはなお充分とは言えない。一方バルク状
オキシナイトライドガラスの再溶融法により作製したも
のは窒素？最大１５ａｔ％含み１４０ ヘ１８５ ＧＰ
ａの高弾性率をＭ ｆ ル（Ｕ、 Ｓ、 Ｐａｔｅｎｔ
４．６０９．６３１ ）が高価な原料であるイツトリ
ウムｖＩ−４２，６〜４５．４ Ｗｔ ％含むために非
常に高価なガラス繊維である。
分でなく９弾性率についてはＥガラスで最大７５００
ｋｇ／−であり、もつとも高い弾性率を有するＩｍｐｅ
ｒｉａｌ Ｎ −６７２で１２１１０ ｋｇ／ｍ！に過
ぎない。また高弾性？有するオキシナイトライドガラス
繊維にあっても、これまでゾμ・ゲル法により得らｎ几
繊維の弾性率は約８０００ｋｇ膚と複合材料の強化用ガ
ラス繊維としてはなお充分とは言えない。一方バルク状
オキシナイトライドガラスの再溶融法により作製したも
のは窒素？最大１５ａｔ％含み１４０ ヘ１８５ ＧＰ
ａの高弾性率をＭ ｆ ル（Ｕ、 Ｓ、 Ｐａｔｅｎｔ
４．６０９．６３１ ）が高価な原料であるイツトリ
ウムｖＩ−４２，６〜４５．４ Ｗｔ ％含むために非
常に高価なガラス繊維である。
に）問題点を解決するための手段
本発明者らは１強化用繊維として優ｎた強度を有するガ
ラス繊維を得るべく種々検討を重ねた結果、安価なＣａ
ｄｉ増食する事により多量の窒素をガラスに含有させる
事ができ、さらには微量のｙ２ｏ３１に添加する事によ
り極めて高強度高弾性のガラス長繊維が得らｎるとの知
見を得本発明を完成するに至った。
ラス繊維を得るべく種々検討を重ねた結果、安価なＣａ
ｄｉ増食する事により多量の窒素をガラスに含有させる
事ができ、さらには微量のｙ２ｏ３１に添加する事によ
り極めて高強度高弾性のガラス長繊維が得らｎるとの知
見を得本発明を完成するに至った。
すなわち９本発明は、安価な原料粉末を溶融し、直接紡
糸することにより窒素含有量１５ａｔ％〜３０ａｔ％を
有し１弾性率１２５００ｋｇ／ｊｌｊ以上ｔ−有するガ
ラス長繊維を提供するものである。
糸することにより窒素含有量１５ａｔ％〜３０ａｔ％を
有し１弾性率１２５００ｋｇ／ｊｌｊ以上ｔ−有するガ
ラス長繊維を提供するものである。
本発明のガラス繊維は、従来のガラス繊維では達成でき
なかった窒素含有量１５ａｔ％〜３Ｑａｔ％を得ること
が可能になった。
なかった窒素含有量１５ａｔ％〜３Ｑａｔ％を得ること
が可能になった。
本発明のオキシナイトライドガラスの組成としては、
Ｃａ−８ｉ −ＡＩ −０−Ｎ、 Ｎａ −Ｃａ −
Ｓｉ −０−Ｎ、Ｌａ−８ｉ −ＡＩ −０−Ｎ、Ｎａ
−Ｂ−８ｉ −０−Ｎ。
Ｃａ−８ｉ −ＡＩ −０−Ｎ、 Ｎａ −Ｃａ −
Ｓｉ −０−Ｎ、Ｌａ−８ｉ −ＡＩ −０−Ｎ、Ｎａ
−Ｂ−８ｉ −０−Ｎ。
Ｍｇ−８ｉ −ＡＩ −０−Ｎ、Ｓｉ −ＡＩ −０−
Ｎ、 Ｙ−ＡＩ −８ｉ −０−Ｎ、Ｎａ −Ｂ−Ａｌ
−Ｐ−０−Ｎ、Ｃａ −Ｍｇ −８ｉ −ＡＩ −０−
Ｎ、 ５ｒ−Ｃａ −Ｍｇ−８ｉ −ＡＩ −０−Ｎ。
Ｎ、 Ｙ−ＡＩ −８ｉ −０−Ｎ、Ｎａ −Ｂ−Ａｌ
−Ｐ−０−Ｎ、Ｃａ −Ｍｇ −８ｉ −ＡＩ −０−
Ｎ、 ５ｒ−Ｃａ −Ｍｇ−８ｉ −ＡＩ −０−Ｎ。
Ｂａ −Ｃａ −Ｍｇ −Ｓｉ −ＡＩ −０−Ｎ、
Ｙ −Ｃａ −Ｍｇ−８ｉ−ＡＩ −０−Ｎ、 Ｓｉ
−Ｃａ −Ｍｇ−ＡＩ −Ｃｅ−０−Ｎ、 ５ｉ−Ｃａ
−Ｍｇ−ＡＩ −８ｂ−０−Ｎなどが挙げられる。
Ｙ −Ｃａ −Ｍｇ−８ｉ−ＡＩ −０−Ｎ、 Ｓｉ
−Ｃａ −Ｍｇ−ＡＩ −Ｃｅ−０−Ｎ、 ５ｉ−Ｃａ
−Ｍｇ−ＡＩ −８ｂ−０−Ｎなどが挙げられる。
このような組成のオキシナイトライドガラスを得るには
、金属酸化物に金属窒化物？加え、高温で溶融する。
、金属酸化物に金属窒化物？加え、高温で溶融する。
金属酸化物の例としては、 Ｓｉ ０２． Ｃａ Ｏ，
ＭｇＯ。
ＭｇＯ。
５ｂ２Ｃ）３ＳｒＯ，ＮａｚＯ，Ｋ２Ｏ，Ｌａ２Ｏ３，
Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ２゜Ｔｉ ０２ 、 Ｎａ２Ｏ，Ｃｅ
０２ Ｋ２０． Ｂ２０３などが挙げられる。
Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ２゜Ｔｉ ０２ 、 Ｎａ２Ｏ，Ｃｅ
０２ Ｋ２０． Ｂ２０３などが挙げられる。
また、金属窒化物の例としてはｅ Ｓ ｉ３ Ｎ４ ＠
ＡＩ Ｎ５ＢＮなどが用いられる。
ＡＩ Ｎ５ＢＮなどが用いられる。
つぎに、これらの混合物を溶融紡糸するには電気炉、イ
メージ炉などの加熱炉を用い、窒素。
メージ炉などの加熱炉を用い、窒素。
アルゴン雰囲気下温度１４００へ１９５０℃で１〜４５
ｍ１ｎ溶融しその場で１１００へ１６００°Ｃの温度に
降下させるかまたはその温度に保持し几紡糸部へ溶融ガ
ラスを導き、紡糸速度２０へ３０００”／ｍｉｎにて紡
糸し連続繊維を得る。
ｍ１ｎ溶融しその場で１１００へ１６００°Ｃの温度に
降下させるかまたはその温度に保持し几紡糸部へ溶融ガ
ラスを導き、紡糸速度２０へ３０００”／ｍｉｎにて紡
糸し連続繊維を得る。
得られたガラス繊維の窒素含有量は１５〜３０ａｔ％、
弾性率は１２．５００以上、引張９強度７０ ヘア００
ｋｇ／ｌｄである。ガラス繊維の繊維径は３〜５０μ
ｍであるのが好ましい。繊維径がこｎより小さいと、紡
糸が困難であり、一方こＡ’に越えると強度が極端に低
下し好ましくない。
弾性率は１２．５００以上、引張９強度７０ ヘア００
ｋｇ／ｌｄである。ガラス繊維の繊維径は３〜５０μ
ｍであるのが好ましい。繊維径がこｎより小さいと、紡
糸が困難であり、一方こＡ’に越えると強度が極端に低
下し好ましくない。
ガラス繊維の窒素含有量は１５へ３Ｑａｔチであるのが
好ましい。
好ましい。
窒素含有量が３０３ｔ％’に越えると結晶化し好ましく
なく 、 １５ａｔ％以下だと弾性率が弱い。窒素含有
量の調整は窒化物原料の添加割合により行なう。
なく 、 １５ａｔ％以下だと弾性率が弱い。窒素含有
量の調整は窒化物原料の添加割合により行なう。
（ホ）作用
本発明により窒素含有量の多い、高弾性の連続ガラス繊
維が得られる。
維が得られる。
（へ）実施例
まず０本発明に係るガラス繊維を得るための紡糸炉を説
明する。
明する。
第１図は紡糸炉の断面図である。ガラス繊維紡糸炉１は
、下部に３ｍｍφの繊維取り出し用細孔を有する窒化ホ
ウ素製ルツボ２．該ルツボ２の側面を包囲する長いグラ
ファイト製発熱体３゜前記ルツボ２および発熱体３を収
容しガラス繊維４が通過する窒素ガス室ａを備えたケー
シング６を有する。
、下部に３ｍｍφの繊維取り出し用細孔を有する窒化ホ
ウ素製ルツボ２．該ルツボ２の側面を包囲する長いグラ
ファイト製発熱体３゜前記ルツボ２および発熱体３を収
容しガラス繊維４が通過する窒素ガス室ａを備えたケー
シング６を有する。
該ルツボ２は、中央にガラス繊維が通過する開口に備え
た窒化ホウ素製絶縁体７上に配置さｎた円筒状のグラフ
ァイト管８に、ｆ−／ｌ／ツボ台９を介して載置される
。
た窒化ホウ素製絶縁体７上に配置さｎた円筒状のグラフ
ァイト管８に、ｆ−／ｌ／ツボ台９を介して載置される
。
ケーシング６は、内部側面全体に断熱材１０゜下面およ
び上面に冷却用ジャケット１１．１２’ｌｉ＝備え、内
部空間を形成して前記ルツボ２および発熱体３を収容す
る。下面冷却用ジャケット１１は前記発熱体３下部に接
して電極をなす。一方。
び上面に冷却用ジャケット１１．１２’ｌｉ＝備え、内
部空間を形成して前記ルツボ２および発熱体３を収容す
る。下面冷却用ジャケット１１は前記発熱体３下部に接
して電極をなす。一方。
上面冷却用ジャケット１２は中央に開口’ｋＷし該開口
には下面に保護用石英ガラス板１３を設けた放射温度計
１４が配置される。さらに、ケーシング６の側面にはル
ツボが収容された内部空間である窒素ガス室５に窒素を
供給する窒素ガス流入口１５が設けられるとともに、前
記下面冷却用ジャケット１１のさらに下方には開閉自在
の繊維引き出し口１６が設けられ、ガラスが接触する雰
囲気を窒素ガス雰囲気に保持する。
には下面に保護用石英ガラス板１３を設けた放射温度計
１４が配置される。さらに、ケーシング６の側面にはル
ツボが収容された内部空間である窒素ガス室５に窒素を
供給する窒素ガス流入口１５が設けられるとともに、前
記下面冷却用ジャケット１１のさらに下方には開閉自在
の繊維引き出し口１６が設けられ、ガラスが接触する雰
囲気を窒素ガス雰囲気に保持する。
本実施例では、前記繊維引き出しロ１６下部にこ几に隣
接して、脱着可能な補助雰囲気室１７を取り付け、より
完全な不活性ガヌ雰囲気下に紡糸を行なう。１８がワイ
ンダーである。
接して、脱着可能な補助雰囲気室１７を取り付け、より
完全な不活性ガヌ雰囲気下に紡糸を行なう。１８がワイ
ンダーである。
つぎに実施例によυ本発明をさらに具体的に説明する。
実施例Ｌ
Ｓｉ ０２１７．３ｍｏ１％、 オよびＣａ０５６．１
ｍｏ１％ＭｇＱ５，５ｍｏ１％Ａ１２０３５．Ｑｍｏｌ
％ ｆ混合し、空気中１５００℃で４Ｑｍｉｎ熱処理
した。
ｍｏ１％ＭｇＱ５，５ｍｏ１％Ａ１２０３５．Ｑｍｏｌ
％ ｆ混合し、空気中１５００℃で４Ｑｍｉｎ熱処理
した。
混合物を冷却後ボーμミ／Ｉ／ヲ用いて約１０μｍに粉
砕し、 Ｓｉ３ Ｎ４１５．１ ｍｏ１チを加え・窒化
ホウ素ルツボを用い窒素中１７９０℃２Ｑｍｉｎ溶融し
。
砕し、 Ｓｉ３ Ｎ４１５．１ ｍｏ１チを加え・窒化
ホウ素ルツボを用い窒素中１７９０℃２Ｑｍｉｎ溶融し
。
つぎに１５００°Ｃまで降温紡糸しワインダーに巻き取
った。紡糸速度１２００ｍ／ｍｉｎにて直径１８μｍの
連続繊維ケ得た。得らｆ′Ｌ几ガラス繊維の引張り弾性
率は１３５００ ｋｇＡ−であった。また窒素含有量は
１８．９８ｔ％で、鷹維長は３ｋｍであった。
った。紡糸速度１２００ｍ／ｍｉｎにて直径１８μｍの
連続繊維ケ得た。得らｆ′Ｌ几ガラス繊維の引張り弾性
率は１３５００ ｋｇＡ−であった。また窒素含有量は
１８．９８ｔ％で、鷹維長は３ｋｍであった。
実施例λ
オキシナイトライドガラスの原料としてＳ ｉＯ２４、
Ｏｍ ｏｌ ％ Ｃａ０６５．５ｍｏ１％Ｍｇ０６．８
ｍｏ１％、Ａｌ２０３５．５ｍｏ１ ％、 ｓｉ３ Ｎ
４１８．２ｍｏ１％をボールミルを用いて約１０μｍに
粉砕および混合し、これを窒化ホウ素μツボ中に入れ窒
素中１７９０℃で３０ｍ１ｎ溶融し、つぎに１４９０℃
まで降温し紡糸した。
Ｏｍ ｏｌ ％ Ｃａ０６５．５ｍｏ１％Ｍｇ０６．８
ｍｏ１％、Ａｌ２０３５．５ｍｏ１ ％、 ｓｉ３ Ｎ
４１８．２ｍｏ１％をボールミルを用いて約１０μｍに
粉砕および混合し、これを窒化ホウ素μツボ中に入れ窒
素中１７９０℃で３０ｍ１ｎ溶融し、つぎに１４９０℃
まで降温し紡糸した。
紡糸速度１３５０ｍ／ｍｉｎにて直径１５μｍの連続繊
維を得た。得らｎたガラス繊維の引張り弾性率は１４７
００ ｋｇ／−であった。また窒素含有量は２３．１ａ
ｔ％で、繊維長は４．５ ｋｍであった。
維を得た。得らｎたガラス繊維の引張り弾性率は１４７
００ ｋｇ／−であった。また窒素含有量は２３．１ａ
ｔ％で、繊維長は４．５ ｋｍであった。
以下実施例１と同様の方法にてガラス繊維を得たので、
その組成、製造条件および窒素含有率７表１に示し友。
その組成、製造条件および窒素含有率７表１に示し友。
また図２には得たガラス繊維の引張り弾性率を測定した
結果で、横軸には繊維のＮ含有量（ａｔ％）縦軸には弾
性率の測定結果を示した。
結果で、横軸には繊維のＮ含有量（ａｔ％）縦軸には弾
性率の測定結果を示した。
（ト）効果
本発明によ九ば、安価な原料粉末により弾性率１２５０
０ ｋｇ／−以上を達成できると共に、従来のガラス繊
維では成し得なかった窒素含有量１５ａｔ％〜３Ｑａｔ
チケ得ることができる。
０ ｋｇ／−以上を達成できると共に、従来のガラス繊
維では成し得なかった窒素含有量１５ａｔ％〜３Ｑａｔ
チケ得ることができる。
第１図は１本発明に係るガラス繊維全製造するための紡
糸炉を示す図、第２図は窒素含有量と弾性率の関係を示
す図である。
糸炉を示す図、第２図は窒素含有量と弾性率の関係を示
す図である。
Claims (1)
- １、弾性率が１２５００Ｋｇ／ｍｍ＾２以上で、かつ窒
素を１５〜３０原子％含むことを特徴とするオキシナイ
トライドガラス繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3919088A JPH0735265B2 (ja) | 1987-09-07 | 1988-02-22 | オキシナイトライドガラス繊維 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22339187 | 1987-09-07 | ||
| JP62-223391 | 1987-09-07 | ||
| JP3919088A JPH0735265B2 (ja) | 1987-09-07 | 1988-02-22 | オキシナイトライドガラス繊維 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157434A true JPH01157434A (ja) | 1989-06-20 |
| JPH0735265B2 JPH0735265B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=26378516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3919088A Expired - Lifetime JPH0735265B2 (ja) | 1987-09-07 | 1988-02-22 | オキシナイトライドガラス繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735265B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0650937A1 (en) * | 1993-10-14 | 1995-05-03 | Shimadzu Corporation | Oxynitride glass, method of preparing the same and glass fiber |
| JP2011006277A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Nitto Boseki Co Ltd | オキシナイトライドガラス繊維およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-02-22 JP JP3919088A patent/JPH0735265B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0650937A1 (en) * | 1993-10-14 | 1995-05-03 | Shimadzu Corporation | Oxynitride glass, method of preparing the same and glass fiber |
| JP2011006277A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Nitto Boseki Co Ltd | オキシナイトライドガラス繊維およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0735265B2 (ja) | 1995-04-19 |
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