JPH0735265B2 - 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
- Publication number
- JPH0735265B2 JPH0735265B2 JP3919088A JP3919088A JPH0735265B2 JP H0735265 B2 JPH0735265 B2 JP H0735265B2 JP 3919088 A JP3919088 A JP 3919088A JP 3919088 A JP3919088 A JP 3919088A JP H0735265 B2 JPH0735265 B2 JP H0735265B2
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- Japan
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- glass
- glass fiber
- fiber
- nitrogen
- elastic modulus
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- Glass Compositions (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
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,繊維補強をセメントなどの
複合材料用の補強繊維として用いるに適した高弾性のガ
ラス繊維に関する。
らに詳しくは、本発明はFRP,繊維補強をセメントなどの
複合材料用の補強繊維として用いるに適した高弾性のガ
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を
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
複合材料に用いられるガラス繊維には高い強度が求めら
れているが，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
複合材料に用いられるガラス繊維には高い強度が求めら
れているが，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を有しており、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
弾性率を有する。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，多孔質ガラスのNH3ガス処理法などがある。
が窒素に置き換わった構造を有しており、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
弾性率を有する。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，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.Patent4,609,631）が存在するのみであ
る。
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.Patent4,609,631）が存在するのみであ
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，弾性率についてはＥガラスで最大7500kg/mm2
であり、もっとも高い弾性率を有するImperial N−672
で12110kg/mm2に過ぎない。また高弾性を有するオキシ
ナイトライドガラス繊維にあっても，これまでゾル・ゲ
ル法により得られた繊維の弾性率は約8000kg/mm2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を最大15at％含み140〜185GP
aの高弾性率を有する（U.S.Patent4,609,631）が高価な
原料であるイットリウムを42.6〜45.4Wt％を含むために
非常に高価なガラス繊維である。
分でなく，弾性率についてはＥガラスで最大7500kg/mm2
であり、もっとも高い弾性率を有するImperial N−672
で12110kg/mm2に過ぎない。また高弾性を有するオキシ
ナイトライドガラス繊維にあっても，これまでゾル・ゲ
ル法により得られた繊維の弾性率は約8000kg/mm2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を最大15at％含み140〜185GP
aの高弾性率を有する（U.S.Patent4,609,631）が高価な
原料であるイットリウムを42.6〜45.4Wt％を含むために
非常に高価なガラス繊維である。
（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明者らは、強化用繊維として優れた強度を有するガ
ラス繊維を得るべく種々検討を重ねた結果，安価なCaO
を増量する事により多重の窒素をガラスに含有させる事
ができ，さらには微量のY2O3を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れるとの知見を得本
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CaO
を増量する事により多重の窒素をガラスに含有させる事
ができ，さらには微量のY2O3を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れるとの知見を得本
発明を完成するに至った。
すなわち，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，弾
性率12500kg/mm2以上を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，弾
性率12500kg/mm2以上を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5at％〜30at％を得ることが可能に
なった。
なかった窒素含有量5at％〜30at％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
−Si−Al−Ｏ−N,Na−Ca−Si−Ｏ−N,La−Si−Al−Ｏ−
N,Na−Ｂ−Si−Ｏ−N,Mg−Si−Al−Ｏ−N,Si−Al−Ｏ−
N,Y−Al−Si−Ｏ−N,Na−Ｂ−Al−Ｐ−Ｏ−N,Ca−Mg−S
i−Al−Ｏ−N,Sr−Ca−Mg−Si−Al−Ｏ−N,Ba−Ca−Mg
−Si−Al−Ｏ−N,Y−Ca−Mg−Si−Al−Ｏ−N,Si−Ca−M
g−Al−Ce−Ｏ−N,Si−Ca−Mg−Al−Sb−Ｏ−Ｎなどが
挙げられる。
−Si−Al−Ｏ−N,Na−Ca−Si−Ｏ−N,La−Si−Al−Ｏ−
N,Na−Ｂ−Si−Ｏ−N,Mg−Si−Al−Ｏ−N,Si−Al−Ｏ−
N,Y−Al−Si−Ｏ−N,Na−Ｂ−Al−Ｐ−Ｏ−N,Ca−Mg−S
i−Al−Ｏ−N,Sr−Ca−Mg−Si−Al−Ｏ−N,Ba−Ca−Mg
−Si−Al−Ｏ−N,Y−Ca−Mg−Si−Al−Ｏ−N,Si−Ca−M
g−Al−Ce−Ｏ−N,Si−Ca−Mg−Al−Sb−Ｏ−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を加え，高温で溶融する。
は，金属酸化物に金属窒化物を加え，高温で溶融する。
金属酸化物の例としては,SiO2,CaO,MgO,Sb2O3SrO,Na2O,
K2O,La2O3,Y2O3,ZrO2,TiO2,Na2O,CeO2K2O,B2O3などが挙
げられる。
K2O,La2O3,Y2O3,ZrO2,TiO2,Na2O,CeO2K2O,B2O3などが挙
げられる。
また，金属窒化物の例としては,Si3N4,AlN,BNなどが用
いられる。
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，アルゴン雰囲気下
温度1400〜1950℃で１〜45min溶融しその場で1100〜160
0の温度に降下させるかまたはその温度に保持した紡糸
部へ溶融ガラスを導き，紡糸速度20〜3000m/minにて紡
糸し連続繊維を得る。
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1400〜1950℃で１〜45min溶融しその場で1100〜160
0の温度に降下させるかまたはその温度に保持した紡糸
部へ溶融ガラスを導き，紡糸速度20〜3000m/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，引張り強度70〜700kg/mm2である。ガラ
ス繊維の繊維径は３〜50μｍであるのが好ましい。繊維
径がこれより小さいと，紡糸が困難であり，一方これを
越えると強度が極端に低下し好ましくない。
は12,500以上，引張り強度70〜700kg/mm2である。ガラ
ス繊維の繊維径は３〜50μｍであるのが好ましい。繊維
径がこれより小さいと，紡糸が困難であり，一方これを
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５〜30at％であるのが好まし
い。
い。
窒素含有量が30at％を越えると結晶化し好ましくなく,1
5at％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。
5at％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。
（ヘ） 実施例 まず，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５を備えたケーシン
グ６を有する。
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５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を備え
た窒化ホウ素製絶縁体７上に配置された円筒状のグラフ
ァイト管８にルツボ台９を介して載置される。
た窒化ホウ素製絶縁体７上に配置された円筒状のグラフ
ァイト管８にルツボ台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を備え，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は中央に開口を有し
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。
上面に冷却用ジャケット11,12を備え，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は中央に開口を有し
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。
本実施例では，前記繊維引き出し口16下部にこれに隣接
して，脱着可能な補助雰囲気室17を取り付け，より完全
な不活性ガス雰囲気下に紡糸を行なう。18がワインダー
である。
して，脱着可能な補助雰囲気室17を取り付け，より完全
な不活性ガス雰囲気下に紡糸を行なう。18がワインダー
である。
つぎに実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1. SiO217.3mol％，およびCaO56,1mol％MgO6.5mol％Al2O
35.0mol％を混合し，空気中1500℃で40min熱処理した。
35.0mol％を混合し，空気中1500℃で40min熱処理した。
混合物を冷却後ボールミルを用いて約10μｍに粉砕し,S
i3N415.1mol％を加え，窒化ホウ素ルツボを用い窒素中1
790℃20min溶融し，つぎに1500℃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
の連続繊維を得た。得られたガラス繊維の引張り弾性率
は13500kg/mm2であった。また窒素含有量は18.9at％
で，繊維長は3kmであった。
i3N415.1mol％を加え，窒化ホウ素ルツボを用い窒素中1
790℃20min溶融し，つぎに1500℃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
の連続繊維を得た。得られたガラス繊維の引張り弾性率
は13500kg/mm2であった。また窒素含有量は18.9at％
で，繊維長は3kmであった。
実施例2. オキシナイトライドガラスの原料としてSiO24.0mol％Ca
O65.5％MgO6.8mol％,Al2O35.5mol％,Si3N418.2mol％を
ボールミルを用いて約10μｍに粉砕および混合し，これ
を窒化ホウ素ルツボに入れ窒素中1790℃で30min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。得られたガラス
繊維の引張り弾性率は14700kg/mm2であった。また窒素
含有量は23.1at％で，繊維長は4.5kmであった。
O65.5％MgO6.8mol％,Al2O35.5mol％,Si3N418.2mol％を
ボールミルを用いて約10μｍに粉砕および混合し，これ
を窒化ホウ素ルツボに入れ窒素中1790℃で30min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。得られたガラス
繊維の引張り弾性率は14700kg/mm2であった。また窒素
含有量は23.1at％で，繊維長は4.5km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量を表１に示した。
その組成，製造条件および窒素含有量を表１に示した。
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 本発明によれば，安価な原料粉末により弾性率12500kg/
mm2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％〜30at％を得ることがで
きる。
mm2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％〜30at％を得ることがで
きる。
第１図は，本発明に係るガラス繊維を製造するための紡
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大田 昌昭 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 昭63−176340（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】弾性率が12500Kg/mm2以上で、かつ窒素を1
5〜30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 JPH01157434A (ja) | 1989-06-20 |
| JPH0735265B2 true 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) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3425701B2 (ja) * | 1993-10-14 | 2003-07-14 | 株式会社島津製作所 | 窒素含有ガラス、その製造法およびガラス繊維 |
| JP5582381B2 (ja) * | 2009-06-25 | 2014-09-03 | 日東紡績株式会社 | 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01157434A (ja) | 1989-06-20 |
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