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KR101803943B1 - 유리섬유용 유리 조성물 - Google Patents

유리섬유용 유리 조성물 Download PDF

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KR101803943B1
KR101803943B1 KR1020167036637A KR20167036637A KR101803943B1 KR 101803943 B1 KR101803943 B1 KR 101803943B1 KR 1020167036637 A KR1020167036637 A KR 1020167036637A KR 20167036637 A KR20167036637 A KR 20167036637A KR 101803943 B1 KR101803943 B1 KR 101803943B1
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타카시 노나카
노리오 히라야마
카주아키 미나미
요스케 누쿠이
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니토 보세키 가부시기가이샤
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Abstract

유리섬유에 적색의 이물질이 혼입되지 않고 안정적으로 방사를 실시할 수 있는 유리섬유용 유리 조성물을 제공한다.
유리섬유용 유리 조성물은 전체량에 대하여, 57.0~60.0 질량%의 범위의 SiO2, 17.5~20.0 질량%의 범위의 Al2O3, 8.5~12.0 질량%의 범위의 MgO, 10.0~13.0 질량%의 범위의 CaO, 및 0.5~1.5 질량%의 범위의 B2O3를 포함하며, 또한, SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.0 질량% 이상이다.

Description

유리섬유용 유리 조성물{GLASS COMPOSITION FOR GLASS FIBER}
본 발명은 유리섬유용 유리 조성물에 관한 것이다.
유리섬유는 원하는 조성을 갖는 유리 조성물이 되도록 조합된 유리원료를 용융로에서 용융하여 용융 유리(유리 조성물의 용융물)를 만들고, 상기 용융 유리를 수십에서 수천개의 노즐팁을 형성한 노즐 플레이트를 갖는 용기(부싱)로부터 토출하고, 고속으로 권취하여 늘리면서 냉각하고, 고화하여 섬유상으로 함(이하, 이 조작을 「방사」라 칭하기도 함)으로써 제조되고 있다. 상기 부싱은 예를 들어, 백금 등의 귀금속으로 형성되어 있다.
종래, 상기 유리섬유를 형성하는 유리 중 하나로서, SiO2, Al2O3, 및 MgO로 이루어지는 조성을 갖는 유리(S 유리)가 알려져 있다. 상기 S 유리에 따르면, E 유리 등의 범용 유리와 비교하여, 높은 섬유 강도나 높은 섬유 탄성률을 갖는 유리섬유를 얻을 수 있으나, 1000 포아즈 온도 및 액상 온도의 면에서 유리섬유의 방사가 반드시 용이하지는 않다고 하는 문제가 있다.
여기서, 1000 포아즈 온도는 용융 유리의 점도가 1000 포아즈(100Paㆍs)가 되는 온도를 의미하며, 액상 온도는 용융 유리의 온도를 낮춘 때 최초로 결정의 석출이 발생하는 온도를 의미한다. 일반적으로 유리섬유는 용융 유리의 점도를 1000 포아즈 부근으로 한 경우에 효율적으로 방사할 수 있다. 따라서, 유리섬유의 방사는 통상적으로 1000 포아즈 온도와 액상 온도 사이의 온도범위(작업 온도 범위)가 넓을수록 용이하게, 안정적으로 수행할 수 있다.
S 유리는 1000 포아즈 온도와 액상 온도가 매우 가깝고, 상기 작업 온도 범위가 좁기 때문에, 용융한 유리가 미미한 온도 저하의 영향 하에서도 결정화(실투)되기 쉽다. 따라서, S 유리의 방사를 안정적으로 수행하기 위해서는, 유리섬유의 제조 공정에 있어서 방사 조건을 정밀하게 제어할 필요가 있다.
이에, S 유리보다 제조가 용이하고, 상기 범용 유리보다 높은 섬유 강도나 높은 섬유 탄성률을 갖는 유리섬유를 위한 유리 조성물로서, 전체량에 대하여, SiO2의 함유량이 57.0~63.0 질량%, Al2O3의 함유량이 19.0~23.0 질량%, MgO의 함유량이 10.0~15.0 질량%, CaO의 함유량이 4.0~11.0 질량%이며, 또한, SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계 함유량이 99.5 질량% 이상인 조성을 갖는 유리 조성물이 본 출원인에 의해 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 기재된 유리 조성물에 따르면, 1000 포아즈 온도 및 액상 온도를 낮출 수 있고, 상기 범위의 조성의 유리 조성물이 되도록 조합된 유리원료를 용융한 용융 유리를 방사함으로써 상기 범용 유리보다 높은 섬유 강도나 높은 섬유 탄성률을 갖는 유리섬유를 용이하게 제조할 수 있다.
특허문헌 1에 기재된 범위의 조성의 유리 조성물이 되도록 조합된 유리원료를 용융한 용융 유리를 방사할 시, 통상적으로는 원형의 노즐팁을 구비한 부싱이 이용되며, 상기 부싱은 용융 유리의 액상 온도보다 높은 온도로 제어되어 있다. 이와 같이 하면, 상기 원형의 노즐팁으로부터 토출된 용융 유리는 그 자체의 표면장력에 의해 둥글게 되려는 작용이 강하기 때문에, 단면 형상이 진원에 가까운 유리섬유를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 용융 유리의 점도가 200 포아즈(20Paㆍs) 이하가 되면, 노즐팁으로부터 토출된 유리가 물방울 형상이 되어, 섬유가 되지 않는다. 따라서, 상기 부싱은 용융 유리의 점도가 200 포아즈가 되는 온도 이하로 제어되어 있다.
한편, 편평형상의 이형 단면을 갖는 유리섬유를 얻는 경우에는, 편평형상의 노즐팁을 구비한 부싱이 이용된다. 단, 용융 유리를 1000 포아즈 이하의 점도로 방사하면, 노즐팁으로부터 토출된 유리의 점도가 너무 낮아, 그 자체의 표면장력에 의해 둥글게 되어버려 이형 단면의 유리섬유를 얻는 것이 곤란해진다. 이에, 편평형상의 노즐팁을 구비한 부싱을 용융 유리의 액상 온도보다 높고, 또한, 점도가 1000 포아즈 이상이 되는 온도로 제어하는 것이 실시되고 있다. 이와 같이 하면, 상기 편평형상의 노즐팁으로부터 토출된 용융 유리의 점도가 높아져, 용융 유리 자체의 표면장력이 작용하기 어려워지므로, 상기 노즐팁의 개구부의 형상에 따른 편평형상 등의 이형 단면을 갖는 유리섬유를 얻을 수 있다.
국제 공개 제2011/155362호
그러나, 특허문헌 1에 기재된 범위의 조성의 유리 조성물이 되도록 조합된 유리원료를 용융한 용융 유리를 방사하면, 얻어진 유리섬유에 적색 결정이 혼입되고, 방사 절단이 많이 발생하여 생산성이 저하하는 경우가 드물게 발생한다고 하는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 단점을 해소하여, 유리섬유에 적색 결정이 혼입되지 않고 안정적으로 방사를 실시할 수 있고, 범용 유리(E 유리)보다 높은 섬유 강도나 높은 섬유 탄성률을 갖는 유리섬유용 유리 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 특허문헌 1에 기재된 범위의 조성의 유리 조성물이 되도록 조합된 유리원료를 용융한 용융 유리의 방사 시, 얻어진 유리섬유에 적색 결정이 혼입되는 원인 및 조건에 대하여 예의 검토하였다.
그 결과, 상기 적색 결정은 상기 유리원료를 월 생산량 수백 톤 이상의 대형 로에서 용융하고, 얻어진 유리 조성물로서의 용융 유리를 부싱의 노즐팁으로부터 토출하여, 편평형상 등의 이형 단면을 갖는 유리섬유나 섬유 직경이 3 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만인 진원형의 원형단면을 갖는 유리섬유를 제조할 시 드물게 발생하는 것을 알게 되었다.
편평형상 등의 이형 단면을 갖는 유리섬유를 제조하는 경우에는, 방사 절단이나 외부환경의 온도변동으로 인해 부싱 내 단부나 노즐팁 부근에 온도 저하가 발생했을 시, 적색 결정이 발생하는 것을 알게 되었다.
또한, 섬유 직경이 3 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만인 진원형의 원형단면을 갖는 유리섬유를 제조하는 경우에는, 부싱에 유입되는 상기 용융 유리 양이 적기 때문에, 상기 용융 유리가 상기 부싱에 이입하는 열 양이 저하되어 제어온도보다 낮은 온도영역이 부싱 내 단부나 상부에 발생했을 시, 적색의 결정이 발생하는 것을 알게 되었다.
상기 대형 로는 예를 들어, 가스버너에 의한 간접 화염 가열 방식으로 가열되고, 용융 유리에 접촉하는 부분에는 고온에서의 유리 내식성이 뛰어난 산화 크롬 벽돌이 사용되고 있다. 상기 적색 결정은 상기 산화 크롬 벽돌에 포함되는 Cr 성분이 용융 유리중으로 용출되고, 상기 용융 유리가 부싱 내 또는 상부의 온도가 저하된 부분에 정체한 때, 용출된 Cr 성분과 유리중의 성분이 반응함으로써, 스피넬계의 Cr, Mg, Al의 복합 산화물로 이루어지는 결정으로서 석출하는 것으로 생각된다.
본 발명자들은 상기 지견에 근거하여 추가적으로 검토를 거듭한 결과, 특정의 유리섬유용 유리 조성물이 되도록 조합된 유리원료를 용융한 용융 유리를 방사하여 유리섬유를 제조할 시, 상기 유리섬유용 유리 조성물이 상기 적색 결정의 발생을 억제할 수 있는 첨가물을 포함함으로써 상기 단점을 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.
이에, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은 전체량에 대하여 57.0~60.0 질량%의 범위의 SiO2, 17.5~20.0 질량%의 범위의 Al2O3, 8.5~12.0 질량%의 범위의 MgO, 10.0~13.0 질량%의 범위의 CaO, 및 0.5~1.5 질량%의 범위의 B2O3를 포함하며, 또한, SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.0 질량% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유리섬유용 유리 조성물에 따르면, 상술한 범위의 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO에 추가적으로 상기 적색 결정의 발생을 억제할 수 있는 성분으로서 상기 범위의 양의 B2O3를 포함함으로써, 얻어진 유리섬유에 적색 결정이 혼입되는 것을 방지하고, 유리섬유의 제조를 안정적으로 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물에 따르면, 전체량에 대한 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 함유량을 상술한 범위로 함으로써, 상기 범위의 양의 B2O3를 첨가한 때에도, 범용 유리(E 유리)보다 높은 섬유 강도나 높은 섬유 탄성률을 갖는 유리섬유를 제조할 수 있다.
본 발명의 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, B2O3의 양이 전체량에 대하여 0.5 질량% 미만이면, 얻어진 유리섬유에 상기 적색 결정이 혼입되는 것을 방지할 수 없고, 1.5 질량%를 초과하면 얻어진 유리섬유의 섬유 강도나 섬유 탄성률 등의 물성이 손상된다.
본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 B2O3의 함유량을 0.6~1.4 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.7~1.3 질량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.8~1.2 질량%의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.9~1.1 질량%의 범위로 하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 B2O3의 함유량을 이와 같은 범위로 함으로써, 얻어진 유리섬유에 있어서 높은 섬유 탄성률을 유지하면서 적색의 결정 석출을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 SiO2의 함유량이 57.0 질량% 미만이면 얻어진 유리섬유의 기계적 강도를 향상시킬 수 없고, 화학적으로도 불안정해진다. 한편, 상기 유리섬유용 유리 조성물은 그 전체량에 대한 SiO2의 함유량이 60.0 질량%를 초과하면 1000 포아즈 온도 및 액상 온도가 높아져, 유리섬유의 제조가 어려워진다.
상기 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 SiO2의 함유량을 57.5~59.5 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 58.0~59.3 질량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 58.1~59.2 질량%의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하고, 58.1~59.1 질량%의 범위로 하는 것이 특히 바람직하고, 58.2~59.0 질량%의 범위로 하는 것이 특히 바람직하고, 58.3~59.0 질량%의 범위로 하는 것이 특히 바람직하고, 58.5~58.8 질량%의 범위로 하는 것이 매우 바람직하고, 58.6~58.8 질량%의 범위로 하는 것이 가장 바람직하다. 상기 유리섬유용 유리 조성물은 이와 같이 함으로써 높은 섬유 강도를 유지하면서 넓은 작업 온도 범위를 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 Al2O3의 함유량이 17.5 질량% 미만이면 얻어진 유리섬유의 섬유 탄성률을 높게 할 수 없고, 20.0 질량%를 초과하면 액상 온도가 높아지므로 작업 온도 범위가 좁아진다. 또한, Al2O3의 함유량이 20.0 질량%를 초과한 경우에는 얻어진 유리섬유에 상기 적색 결정이 혼입되는 것을 방지할 수 없다.
상기 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 Al2O3의 함유량을 18.0~19.5 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 18.1~19.4 질량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 18.2~19.0 질량%의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하고, 18.3~18.9 질량%의 범위로 하는 것이 특히 바람직하다. 상기 유리섬유용 유리 조성물은 이와 같이 함으로써, 높은 섬유 탄성률을 유지하면서 적색 결정의 석출을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 MgO의 함유량이 8.5 질량% 미만이면 얻어진 유리섬유의 섬유 탄성률을 높게 할 수 없고, 12.0 질량%를 초과하면 액상 온도가 높아지므로 작업 온도 범위가 좁아진다.
상기 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 MgO의 함유량을 8.8~11.5 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 8.9~11.4 질량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 9.0~11.0 질량%의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하고, 9.0~10.9 질량%의 범위로 하는 것이 특히 바람직하고, 9.0~9.9 질량%의 범위로 하는 것이 가장 바람직하다. 상기 유리섬유용 유리 조성물은 이와 같이 함으로써, 높은 섬유 탄성률을 유지하면서 넓은 작업 온도 범위를 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 CaO의 함유량이 10.0 질량% 미만이면 액상 온도가 높아지므로 작업 온도 범위가 좁아지고, 얻어진 유리섬유에 상기 적색 결정이 혼입되는 것을 방지할 수 없다. 또한, CaO의 함유량이 13.0 질량%를 초과하면 얻어진 유리섬유의 섬유 탄성률을 높게 할 수 없고, 유리섬유의 선팽창 계수가 커진다.
상기 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 CaO의 함유량을 10.3~12.5 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 10.4~12.4 질량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 10.5~12.0 질량%의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하고, 10.6~11.9 질량%의 범위로 하는 것이 특히 바람직하고, 11.1~11.9 질량%의 범위로 하는 것이 가장 바람직하다. 상기 유리섬유용 유리 조성물은 이와 같이 함으로써, 낮은 선팽창 계수를 유지하면서 적색의 결정 석출을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.0 질량% 미만이면 다른 불순물 성분의 함유량이 상대적으로 많아진다. 그 결과, 상기 유리섬유용 유리 조성물로 유리섬유를 제조할 시, 작업 온도 범위가 좁아지거나, 혹은 얻어지는 유리섬유의 섬유 강도나 섬유 탄성률을 높게 할 수 없다.
본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은, 그 전체량에 대한 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.0 질량% 이상 99.5 질량% 미만인 것이 바람직하고, 98.5 질량% 이상 99.0 질량% 미만인 것이 보다 바람직하다. 상기 유리섬유용 유리 조성물은 이와 같이 함으로써, 작업 온도 범위를 확대 할 수 있고, 얻어진 유리섬유의 섬유 강도나 섬유 탄성률을 높게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은 Al2O3의 함유율(질량%)에 대한 CaO의 함유율(질량%)의 비(CaO(질량%)/Al2O3(질량%))가 0.50~0.72의 범위이며, 또한, Al2O3의 함유율(질량%)에 대한 B2O3의 함유율(질량%)과 CaO의 함유율(질량%)의 곱의 비((B2O3(질량%)×CaO(질량%))/Al2O3(질량%))가 0.22~1.00의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은 (CaO(질량%)/Al2O3(질량%))가 0.53~0.70의 범위이고, 또한, ((B2O3(질량%)×CaO(질량%))/Al2O3(질량%))가 0.27~0.78의 범위인 것이 보다 바람직하고, (CaO(질량%)/Al2O3(질량%))가 0.53~0.64의 범위이고, 또한, ((B2O3(질량%)×CaO(질량%))/Al2O3(질량%))가 0.28~0.64의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물에 따르면, 이와 같이 함으로써, 얻어진 유리섬유에 있어서 높은 섬유 탄성률을 유지하면서 적색의 결정 석출을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은, 상기 유리섬유용 유리 조성물로부터 제조된 유리섬유가 0.001~0.010 질량%, 바람직하게는 0.001~0.005 질량%의 양의 Cr2O3를 포함하고 있을 수 있다. 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물로부터 제조된 유리섬유는 Cr2O3의 함유량이 상기 범위이면, 복합재료 등의 성형품으로 만들었을 때, 유리의 착색에 의한 얼룩, 색조 변화, 외관 불량 등의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은, 상기의 성분에 부가하여 Na2O 및 K2O를 포함하고 있을 수 있다. Na2O 및 K2O는 일반적으로 유리의 점도를 낮추어 용해하기 쉽게 하기 위해 부가되는데, 유리의 강도나 내약품성이 저하되기 때문에, 유리섬유용 유리 조성물 전체량에 대한 Na2O 및 K2O의 합계량을 0.05~1.0 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은 Fe2O3를 포함하고 있을 수 있다. Fe2O3는 일반적으로 유리원료 중의 불순물로서 존재하는데, 용융 유리 중의 복사열의 흡수나 유리섬유의 착색에 영향을 주기 때문에, 유리섬유용 유리 조성물 전체량에 대한 Fe2O3의 함유량을 0.05~1.0 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, Na2O, K2O 및 Fe2O3를 포함하는 경우, 유리섬유용 유리 조성물의 전체량에 대한 Na2O, K2O 및 Fe2O3의 합계량은 0.1~2.0 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.1~0.5 질량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 상술한 각 성분의 함유율의 측정은 경원소인 B에 대해서는 ICP 발광 분광 분석장치를 이용하고, 그 외의 원소는 파장 분산형 형광 X선 분석장치를 이용하여 실시할 수 있다.
측정 방법으로는, 처음에 유리 배치(유리원료를 혼합하여 조합한 것) 또는 유리섬유(유리섬유 표면에 유기물이 부착되어 있는 경우, 또는, 유리섬유가 유기물(수지) 중에 주로 강화재로서 포함되어 있는 경우에는, 예를 들어, 300~600℃의 머플로에서 2~24시간 정도 가열하거나 하여 유기물을 제거한 후 이용함)를 백금 도가니에 넣고, 전기로 내에서 1550℃의 온도로 6시간 유지하여 교반을 가하면서 용융시킴으로써, 균질한 용융 유리를 얻는다. 이어서, 얻어진 용융 유리를 카본판 상에 흘려보내어 유리 컬릿을 제작한 후, 분쇄하여 분말화한다. 경원소인 B에 대해서는 유리분말을 알칼리 용융 분해한 후, ICP 발광 분광 분석장치를 이용하여 정량 분석한다. 그 외의 원소는 유리분말을 프레스기로 원반형상으로 성형한 후, 파장 분산형 형광 X선 분석장치를 이용하여 정량 분석한다. 이들 정량 분석 결과를 산화물 환산하여 각 성분의 함유량 및 전체량을 계산하고, 이들 수치로부터 상술한 각 성분의 함유율을 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물은, 상기 유리섬유용 유리 조성물로부터 제조된 유리섬유의 섬유 탄성률이 83 ㎬ 이상이고, 선팽창 계수가 4.2 ppm/K 이하이고, 섬유 강도가 4.0 ㎬ 이상인 것이 바람직하다. 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물에 따르면, 상기 섬유 탄성률, 선팽창 계수, 섬유 강도를 상기 범위로 함으로써, 범용 유리(E 유리)보다 높은 섬유 강도나 높은 섬유 탄성률을 갖는 유리섬유를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 유리섬유용 유리 조성물에 따르면, 그 제조 과정에서 적색의 결정 발생을 억제할 수 있으므로, 편평형상 등의 이형 단면을 갖는 유리섬유, 및 진원형의 원형 단면을 갖고 섬유 직경이 3 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만의 범위에 있는 유리섬유를 효율적으로 얻을 수 있다. 여기서, 편평형상 등의 이형 단면을 갖는 유리섬유로서는, 단면 형상의 단경에 대한 장경의 비(장경/단경)가 2.0~6.0의 범위에 있고, 또한, 단면적을 진원으로 환산했을 때의 섬유 직경이 10~30 ㎛의 범위에 있는 유리섬유를 들 수 있다. 이러한 이형 단면을 갖는 유리섬유가 취하는 단면 형상으로는, 장원형(직사각형의 양단에 반원형의 형상을 붙인 것, 혹은 그와 유사한 형상을 말함), 타원형, 길이방향의 중앙부가 잘록한 누에고치 모양을 들 수 있고, 이 유리섬유를 포함하는 수지성형품을 제조할 시의 유동성이 우수한 점에서, 장원형인 것이 바람직하다.
도 1은 실시예 1의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 2는 실시예 2의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 3은 실시예 3의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 4는 비교예 1의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 5는 비교예 2의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 6은 비교예 3의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 7은 실시예 4의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 8은 실시예 5의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 9는 실시예 6의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 10은 실시예 7의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 11은 비교예 4의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 12는 실시예 8의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 13은 실시예 9의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 14는 실시예 10의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 15는 비교예 5의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 16은 비교예 6의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 17은 비교예 7의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 18은 비교예 8의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 19는 비교예 9의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 20은 비교예 10의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 21은 비교예 11의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
도 22는 비교예 12의 유리섬유용 유리 조성물로부터 얻어진 유리에서의 적색 결정의 석출 유무를 나타내는 레이저 현미경 사진이다.
이어서, 본 발명의 실시형태에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 실시형태의 유리섬유용 유리 조성물은, 전체량에 대하여 57.0~60.0 질량%의 범위의 SiO2, 17.5~20.0 질량%의 범위의 Al2O3, 8.5~12.0 질량%의 범위의 MgO, 10.0~13.0 질량%의 범위의 CaO, 및 0.5~1.5 질량%의 범위의 B2O3를 포함하며, 또한, SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.0 질량% 이상이다.
상기 유리섬유용 유리 조성물은, 적색 결정의 발생을 억제할 수 있는 첨가물로서 상기 범위의 양의 B2O3를 포함하므로, 얻어진 유리섬유에 적색 결정이 혼입되는 것을 방지하고, 유리섬유의 제조를 안정적으로 실시할 수 있다. 또한, 상기 유리섬유용 유리 조성물은, 전체량에 대한 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 함유량을 상술한 범위로 함으로써, 상기 범위의 양의 B2O3를 첨가한 때에도, 범용 유리보다 높은 섬유 강도나 높은 섬유 탄성률을 갖는 유리섬유를 제조할 수 있다.
상기 유리섬유용 유리 조성물은, 전술한 조성이 되도록 조합된 유리원료(유리 배치)를 용융하여 얻을 수 있다.
상기 조성을 갖는 유리섬유용 유리 조성물은, 1000 포아즈 온도가 1300~1350℃의 범위의 온도이며, 액상 온도가 1200~1250℃의 범위의 온도이다. 이 경우, 1000 포아즈 온도와 액상 온도 사이의 온도범위인 작업 온도 범위가 50℃ 이상이므로, 안정적인 방사가 가능하며, 월 생산량 수백 톤 이상과 같은 유리섬유의 대규모 제조에 적합하다. 또한, 상기 조성을 갖는 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 작업 온도 범위는 예를 들어, 100~130℃의 범위이며, 바람직하게는 102~125℃의 범위이고, 보다 바람직하게는 105~122℃의 범위이다.
상기 유리섬유용 유리 조성물로부터 유리섬유를 제조할 시에는, 먼저, 전술한 바와 같이 조합한 유리원료를 용융로에 공급하고, 상기 1000 포아즈 온도 이상의 온도영역, 구체적으로는 1450~1550℃의 범위의 온도에서 용융한다. 그리고, 상기 온도로 용융된 용융 유리를 소정의 온도로 제어된 부싱의 노즐팁으로부터 토출하고, 고속으로 권취하여 늘리면서 냉각하고, 고화하여 유리섬유를 형성한다.
상기 용융로는 월 생산량 수백 톤 이상의 대형 로이며, 예를 들어 가스버너에 의한 간접 화염 가열방식으로 가열되고, 용융 유리에 접촉하는 부분에는 고온에서의 유리 내식성이 우수한 산화 크롬 벽돌이 사용되고 있다.
또한, 상기 노즐팁은 예를 들어, 편평형상 등의 이형 단면을 갖는 유리섬유를 제조하는 경우에는, 부싱 저면의 노즐 플레이트에 단경에 대한 장경의 비(장경/단경)가 2~10의 범위에 있고, 개구 직경이 장경 1.0~10.0 ㎜, 단경 0.5~2.0 ㎜인 개구부(오리피스 구멍), 및 개구부를 통과한 용융 유리를 급냉하기 위한 절결부나 돌기부와 같은 냉각수단을 구비한 것을 이용할 수 있다.
또한, 상기 노즐팁은 예를 들어, 진원형의 원형 단면을 갖고, 섬유 직경이 3 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만인 유리섬유를 제조하는 경우에는, 개구 직경이 0.5~1.5 ㎜인 원형의 개구부를 구비한 것을 이용할 수 있다.
상기 편평형상 등의 이형 단면을 갖는 유리섬유를 제조하는 경우, 상기 부싱의 제어온도는 1260~1350℃이다. 상기 부싱의 제어온도가 1260℃ 미만에서는 상기 용융 유리의 점성이 매우 높고, 게다가, 액상 온도에 가까워지므로 유리 유래의 결정(실투)이 석출되기 쉽기 때문에, 노즐팁으로부터의 토출이 어려워져 유리섬유의 제조 자체가 어려워진다. 또한, 상기 부싱의 제어온도가 1350℃를 초과하면, 용융 유리의 점도가 낮아져 표면장력이 작용하기 쉽기 때문에, 상기 편평형상 등의 이형 단면을 갖는 유리섬유를 얻을 수 없다.
한편, 상기 진원형의 원형 단면을 가지며 섬유 직경이 3 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만인 유리섬유를 제조하는 경우, 상기 부싱의 제어온도는 1300~1450℃이다. 상기 부싱의 제어온도가 1300℃ 미만에서는 용융 유리의 점성이 높아지므로, 가는 노즐팁으로부터의 토출이 어려워져, 유리섬유의 제조 자체가 어려워진다. 또한, 상기 부싱의 제어온도가 1450℃를 초과하면, 노즐팁으로부터 토출된 용융 유리가 물방울 형상이 되어 섬유가 되지 않는다.
본 실시형태의 유리섬유용 유리 조성물에 따르면, 전술한 바와 같이 하여 유리섬유를 제조함으로써, 상기 유리섬유에 적색의 결정이 혼입되지 않고 안정적으로 방사를 실시할 수 있다. 이어서 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타낸다.
실시예
[실시예 1]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 59.3 질량%, Al2O3를 19.0 질량%, MgO를 10.0 질량%, CaO를 11.0 질량%, B2O3를 0.5 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 99.3 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 1에 나타내었다.
이어서, 상기 유리 배치를 백금 도가니에 넣고, 전기로 내에서 1550℃의 온도로 6시간 유지하여 교반을 가하면서 용융시킴으로써, 균질한 용융 유리를 얻었다. 이어서, 얻어진 용융 유리를 카본판 상에 흘려보내어 유리 컬릿을 제작하였다. 이 때 상기 용융 유리의 1000 포아즈 온도와 액상 온도를 측정하여, 작업 온도 범위(ΔT)를 산출하였다.
1000 포아즈 온도는, 회전 점토계가 부착된 고온 전기로(시바우라 시스템 주식회사 제품)를 이용하여, 백금 도가니 내에서 유리 컬릿을 용융하고, 회전식 브룩필드형 점토계를 이용하여 용융온도를 변화시키면서 연속적으로 용융 유리의 점도를 측정하고, 회전점도가 1000 포아즈인 때에 대응하는 온도를 측정하여 구하였다.
또한, 액상 온도는 하기의 순서에 따라 구하였다. 먼저 유리 컬릿을 분쇄하여, 입경 0.5~1.5 ㎜의 유리입자 40 g을 180×20×15 ㎜의 백금제 보트에 넣고, 1000~1400℃의 온도구배를 갖는 관상 전기로에서 8시간 이상 가열한 후, 상기 관상 전기로로부터 취출하여 편광현미경으로 관찰하여, 유리 유래의 결정(실투)이 석출되기 시작한 위치를 특정하였다. 관상 전기로 내의 온도를 B 열전대를 이용하여 실측하고, 상기 결정이 석출되기 시작한 위치의 온도를 구하여 액상 온도로 하였다.
또한, 상술한 방법으로 측정한 1000 포아즈 온도와 액상 온도의 차를 작업 온도 범위(ΔT)로서 산출하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
이어서, 얻어진 유리 컬릿을 용기 저부에 하나의 원형 노즐팁을 갖는 소형의 통형 백금제 부싱 내에 넣고, 소정의 온도로 가열하여 용융한 후, 노즐팁으로부터 토출한 용융 유리를 소정의 속도로 권취하여 늘리면서 냉각 고화하여, 진원형의 원형 단면을 가지며, 섬유 직경 13 ㎛인 유리섬유를 얻었다.
이어서, 노즐팁과 권취기 사이의 한 가닥의 섬유(단일 필라멘트)를 채취하고, 접촉이나 마찰에 의한 열화가 없는 상태인 것을 샘플로 하여, 본 실시예에서 얻어진 유리섬유의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다.
섬유 강도는, 접촉, 마찰 등에 의한 상처, 열화 등이 없는 단일 필라멘트를 중앙에 직경 25 ㎜의 구멍이 뚫린 소정의 대지(台紙)에 접착하여 시험편으로 하고, 상기 시험편을 인장시험기(㈜ 오리엔텍 제품)의 그리퍼에 세팅하고, 대지의 단부를 잘라낸 후 크로스헤드 속도 5 ㎜/분으로 인장시험을 실시하여, 파단시의 최대 하중값과 섬유 단면적으로부터 산출하였다. 상기 섬유 단면적은 주사형 전자현미경(히타치 주식회사 제품, 상품명: S-3400)으로 단일 필라멘트를 관찰하여 얻어진 섬유 직경으로부터 산출하였다. 측정중에 실 빠짐이나 실 꺾임이 발생한 시험편은 제외하고, n=30의 평균값을 섬유 강도의 측정값으로 하였다.
섬유 탄성률은, 상기 단일 필라멘트를 중앙에 직경 50 ㎜의 구멍이 뚫린 소정의 대지에 접착하여 시험편으로 하고, 상기 시험편을 상기 인장시험기의 그리퍼에 세팅하고, 대지의 단부를 잘라낸 후 크로스헤드 속도 5 ㎜/분으로 인장시험을 실시하여, 초기의 강도 변동값과 그에 대응하는 신장율로부터 산출하였다. 측정중에 실 빠짐이 발생한 시험편은 제외하고, n=15의 평균값을 섬유 탄성률의 측정값으로 하였다.
또한, 선팽창 계수는 다음과 같이 실시하여 측정하였다. 먼저, 유리 컬릿을 용융한 후 냉각하여 유리 벌크를 제작하고, 유리 벌크의 왜곡을 제거하기 위해 왜곡 제거 온도(660~750℃)에서 2시간 가열하고, 8시간에 걸쳐 실온(20~25℃)까지 냉각시킨 후, 상기 유리 벌크로부터 4×4×20 ㎜의 시험편을 제작하였다. 이어서, 상기 시험편을 승온속도 10 ℃/분으로 가열하고, 50~200℃의 범위의 온도에서 열기계 분석장치(㈜ 히타치 하이테크 사이언스 제품)를 이용하여 신장량을 측정하고, 상기 신장량으로부터 선팽창 계수를 산출하였다.
본 실시예에서 얻어진 유리섬유의 섬유 강도, 섬유 탄성률 및 선팽창 계수를 표 2에 나타내었다.
이어서, 본 실시예에서는 유리섬유의 제조에 있어 드물게 생기는 적색의 결정이 발생하는 상황을 재현하여, 상기 유리섬유용 유리 조성물과 적색 결정의 관련성을 검증하였다.
본 실시예에서는 적색의 결정이 발생하는 상황을 재현하기 위해서 상기 유리섬유용 유리 조성물에 Cr2O3를 첨가하는데, 이 Cr2O3의 첨가량은, 용융 유리에 접촉하는 부분이 상기 산화 크롬 벽돌로 이루어진 유리 용융로 내에 체류하고 있는 유리 덩어리에 포함되는 Cr2O3의 최대 농도에 기초하고 있다. 상기 유리 덩어리에는 상기 산화 크롬 벽돌로부터 장시간 동안 용출한 Cr2O3가 응축되어 있기 때문에, 상기 용융로를 단시간에 통과하여 섬유화되는 용융 유리가 포함할 수 있는 Cr2O3 농도는 상기 유리 덩어리 중의 Cr2O3의 최대 농도를 넘지 않는다.
이에, 이어서, 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 전체량에 대하여 0.10 질량%의 산화크롬(Cr2O3)을 포함하도록 유리 배치를 조합하였다. 이어서, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 백금제 도가니에 넣고, 전기로 내에서 1550℃의 온도로 6시간 유지하여 교반을 가하면서 용융시킴으로써, 균질한 용융 유리를 얻었다. 이어서, 얻어진 용융 유리를 카본판 상에 흘려보내어 유리 컬릿을 제작하였다.
얻어진 유리 컬릿 40 g을 60×30×15 ㎜의 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 부싱 제어온도 보다 낮은 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 상기 백금제 보트로부터 유리를 제거하고, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경(올림푸스 주식회사 제품, 상품명: 레이저 주사형 현미경 LEXT OLS)을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 1 및 표 2에 나타내었다.
또한, 현미경 배율 200배의 시야(1.30×1.05 ㎜)에서 10 ㎛ 이상의 결정물이 5개 이하일 때, 적색 결정의 석출이 없다고 판정하였다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 58.8 질량%, B2O3를 1.0 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 1에 나타내었다.
이어서, 본 실시예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 1000 포아즈 온도, 액상 온도, 작업 온도 범위, 선팽창 계수, 및 본 실시예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
이어서, 본 실시예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 2 및 표 2에 나타내었다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 58.3 질량%, B2O3를 1.5 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.3 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 1에 나타내었다.
이어서, 본 실시예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 1000 포아즈 온도, 액상 온도, 작업 온도 범위, 선팽창 계수, 및 본 실시예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
이어서, 본 실시예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 3 및 표 2에 나타내었다.
[비교예 1]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 59.8 질량% 포함하고, B2O3를 전혀 포함하지 않는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 99.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 1에 나타내었다.
이어서, 본 비교예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 1000 포아즈 온도, 액상 온도, 작업 온도 범위, 선팽창 계수, 및 본 비교예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
이어서, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 4 및 표 2에 나타내었다.
[비교예 2]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 59.5 질량%, B2O3를 0.3 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 99.5 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 1에 나타내었다.
이어서, 본 비교예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 1000 포아즈 온도, 액상 온도, 작업 온도 범위, 선팽창 계수, 및 본 비교예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
이어서, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 5 및 표 2에 나타내었다.
[비교예 3]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 57.8 질량%, B2O3를 2.0 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 97.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 1에 나타내었다.
이어서, 본 비교예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 1000 포아즈 온도, 액상 온도, 작업 온도 범위, 선팽창 계수, 및 본 비교예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
이어서, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백색 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 6 및 표 2에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
SiO2 (질량%) 59.3 58.8 58.3 59.8 59.5 57.8
Al2O3 (질량%) 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0 19.0
MgO (질량%) 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
CaO (질량%) 11.0 11.0 11.0 11.0 11.0 11.0
B2O3 (질량%) 0.5 1.0 1.5 -- 0.3 2.0
기타 (질량%) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
CaO/Al2O3 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58
(B2O3×CaO)/Al2O3 0.29 0.58 0.87 0 0.17 1.16
표에서 「CaO/Al2O3」는 「CaO(질량%)/Al2O3(질량%)」를 나타낸다. 또한, 「(B2O3×CaO)/Al2O3」는 「(B2O3(질량%)×CaO(질량%))/Al2O3(질량%)」를 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
1000 포아즈 온도 (℃) 1338 1331 1321 1346 1342 1318
액상 온도 (℃) 1229 1221 1215 1236 1233 1207
작업 온도 범위 (℃) 109 110 106 110 109 111
섬유강도 (㎬) 4.3 4.2 4.1 4.4 4.3 3.9
섬유 탄성률 (㎬) 85 84 83 86 85 82
선팽창 계수 (ppm/K) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.1
적색 결정의 유무 없음 없음 없음 있음 있음 없음
도 4, 도 5 및 표 1로부터, B2O3의 함유량이 유리섬유용 유리 조성물의 전체량의 0.5 질량% 미만인 경우(비교예 1, 비교예 2)에는 유리 컬릿의 유리 조직중에 미소한 입자(적색 결정)가 발생한 것을 알 수 있다.
이에 반해, 도 1 내지 도 3 및 표 1로부터, B2O3를 유리섬유용 유리 조성물의 전체량의 0.5~1.5 질량%의 범위로 포함하는 경우(실시예 1 내지 3)에는, 유리 컬릿의 유리 조직중에 미소한 입자(적색 결정)가 전혀 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
또한, 도 6 및 표 1로부터, B2O3의 함유량이 유리섬유용 유리 조성물의 전체량의 1.5 질량%를 초과하는 경우(비교예 3)에는, 유리 컬릿의 유리 조직중에 미소한 입자(적색 결정)는 발생하지 않지만, 83 ㎬ 이상의 충분한 섬유 탄성률 및 4.0 ㎬ 이상의 충분한 섬유 강도를 얻을 수 없음을 알 수 있다.
나아가, 표 1 및 표 2로부터, 비교예 1의 유리섬유용 유리 조성물의 조성에 있어서, 0.5~1.5 질량%의 B2O3를 포함하고, B2O3의 함유량만큼 SiO2의 함유량을 줄인 실시예 1 내지 3의 유리섬유용 유리 조성물에 따르면, 유리섬유에서 비교예 1과 동등한 섬유 강도 및 섬유 탄성률을 얻을 수 있음이 분명하다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 58.8 질량%, Al2O3를 19.5 질량%, MgO를 9.0 질량%, CaO를 12.0 질량%, B2O3를 0.5 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 99.3 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 3에 나타내었다.
이어서, 본 실시예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 실시예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
이어서, 본 실시예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 7 및 표 3에 나타내었다.
[실시예 5]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 Al2O3를 19.0 질량%, B2O3를 1.0 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 4와 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 3에 나타내었다.
이어서, 본 실시예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 실시예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
이어서, 본 실시예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 8 및 표 3에 나타내었다.
[실시예 6]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 Al2O3를 18.5 질량%, B2O3를 1.5 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 4와 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.3 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 3에 나타내었다.
이어서, 본 실시예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 실시예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
이어서, 본 실시예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낯추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 9 및 표 3에 나타내었다.
[실시예 7]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 Al2O3를 18.2 질량%, MgO를 10.0 질량%, CaO를 11.8 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 5와 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 3에 나타내었다.
이어서, 본 실시예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 실시예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 10 및 표 3에 나타내었다.
[비교예 4]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 Al2O3를 20.0 질량% 포함하고, B2O3를 전혀 포함하지 않는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 4와 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 99.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 3에 나타내었다.
이어서, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 11 및 표 3에 나타내었다.
실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 비교예 4
SiO2 (질량%) 58.8 58.8 58.8 58.8 58.8
Al2O3 (질량%) 19.5 19.0 18.5 18.2 20.0
MgO (질량%) 9.0 9.0 9.0 10.0 9.0
CaO (질량%) 12.0 12.0 12.0 11.8 12.0
B2O3 (질량%) 0.5 1.0 1.5 1.0 --
기타 (질량%) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
CaO/Al2O3 0.62 0.63 0.65 0.65 0.60
(B2O3×CaO)/Al2O3 0.31 0.63 0.97 0.65 0
섬유강도 (㎬) 4.2 4.3 4.0 4.2 --
섬유 탄성률 (㎬) 84 84 83 83 --
적색 결정의 유무 없음 없음 없음 없음 있음
표에서 「CaO/Al2O3」는 「CaO(질량%)/Al2O3(질량%)」를 나타낸다. 또한, 「(B2O3×CaO)/Al2O3」는 「(B2O3(질량%)×CaO(질량%))/Al2O3(질량%)」를 나타낸다.
도 11 및 표 3으로부터, B2O3를 전혀 포함하지 않는 비교예 4의 경우에는 유리 컬릿의 유리 조직중에 미소한 입자(적색 결정)가 발생한 것을 알 수 있다.
이에 반해, 도 7 내지 도 10 및 표 3으로부터, 비교예 4의 유리섬유용 유리 조성물의 조성에 있어서, 0.5~1.5 질량%의 B2O3를 포함하고, B2O3의 함유량만큼 Al2O3의 함유량을 줄인 실시예 4 내지 6의 유리섬유용 유리 조성물, 및 1.0 질량%의 B2O3를 포함하고, Al2O3 함유량과 CaO 함유량을 줄이고, MgO 함유량을 증가시킨 실시예 7의 유리섬유용 유리 조성물에 따르면, 적색 결정의 석출을 없앨 수 있음이 분명하다.
[실시예 8]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 58.3 질량%, Al2O3를 19.0 질량%, MgO를 12.0 질량%, CaO를 10.0 질량%, B2O3를 0.5 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 99.3 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 4에 나타내었다.
이어서, 본 실시예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 실시예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 12 및 표 4에 나타내었다.
[실시예 9]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 Al2O3를 18.7 질량%, MgO를 11.8 질량%, B2O3를 1.0 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 8과 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 4에 나타내었다.
이어서, 본 실시예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 실시예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 13 및 표 4에 나타내었다.
[실시예 10]
본 실시예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 Al2O3를 18.5 질량%, MgO를 11.5 질량%, B2O3를 1.5 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 8과 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.3 질량%이다. 본 실시예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 4에 나타내었다.
이어서, 본 실시예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 실시예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 14 및 표 4에 나타내었다.
[비교예 5]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 58.8 질량% 포함하고, B2O3를 전혀 포함하지 않는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합한 것을 제외하고는, 실시예 8과 완전히 동일하게 하여 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 99.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 4에 나타내었다.
이어서, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 15 및 표 4에 나타내었다.
실시예 8 실시예 9 실시예 10 비교예 5
SiO2 (질량%) 58.3 58.3 58.3 58.8
Al2O3 (질량%) 19.0 18.7 18.5 19.0
MgO (질량%) 12.0 11.8 11.5 12.0
CaO (질량%) 10.0 10.0 10.0 10.0
B2O3 (질량%) 0.5 1.0 1.5 --
기타 (질량%) 0.2 0.2 0.2 0.2
CaO/Al2O3 0.53 0.53 0.54 0.53
(B2O3×CaO)/Al2O3 0.26 0.53 0.81 0
섬유강도 (㎬) 4.1 4.2 4.0 --
섬유 탄성률 (㎬) 84 84 84 --
적색 결정의 유무 없음 없음 없음 있음
표에서 「CaO/Al2O3」는 「CaO(질량%)/Al2O3(질량%)」를 나타낸다. 또한, 「(B2O3×CaO)/Al2O3」는 「(B2O3(질량%)×CaO(질량%))/Al2O3(질량%)」를 나타낸다.
도 15 및 표 4로부터, B2O3를 전혀 포함하지 않는 비교예 5의 경우에는, 유리 컬릿의 유리 조직중에 미소한 입자(적색 결정)가 발생한 것을 알 수 있다.
이에 반해, 도 12 내지 도 14 및 표 4로부터, 비교예 5의 유리섬유용 유리 조성물의 조성에 있어서, 0.5~1.5 질량%의 B2O3를 포함하고, B2O3의 함유량만큼 SiO2의 함유량 만을 줄이거나, 또는 SiO2, Al2O3, MgO의 함유량을 줄인 실시예 8 내지 10의 유리섬유용 유리 조성물에 따르면, 적색 결정의 석출을 없앨 수 있음이 분명하다.
[비교예 6]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 57.0 질량%, Al2O3를 22.0 질량%, MgO를 9.8 질량%, CaO를 10.0 질량%, B2O3를 1.0 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 5에 나타내었다.
다음으로, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 16 및 표 5에 나타내었다.
[비교예 7]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 59.0 질량%, Al2O3를 20.0 질량%, MgO를 12.0질량%, CaO를 7.8 질량%, B2O3를 1.0 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 5에 나타내었다.
이어서, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 17 및 표 5에 나타내었다.
[비교예 8]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 57.5 질량%, Al2O3를 22.0 질량%, MgO를 11.8 질량%, CaO를 7.5 질량%, B2O3를 1.0 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 5에 나타내었다.
다음으로, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 18 및 표 5에 나타내었다.
비교예 6 비교예 7 비교예 8
SiO2 (질량%) 57.0 59.0 57.5
Al2O3 (질량%) 22.0 20.0 22.0
MgO (질량%) 9.8 12.0 11.8
CaO (질량%) 10.0 7.8 7.5
B2O3 (질량%) 1.0 1.0 1.0
기타 (질량%) 0.2 0.2 0.2
CaO/Al2O3 0.45 0.39 0.34
(B2O3×CaO)/Al2O3 0.45 0.39 0.34
적색 결정의 유무 있음 있음 있음
표에서 「CaO/Al2O3」는 「CaO(질량%)/Al2O3(질량%)」를 나타낸다. 또한, 「(B2O3×CaO)/Al2O3」는 「(B2O3(질량%)×CaO(질량%))/Al2O3(질량%)」를 나타낸다.
도 16 내지 도 18 및 표 5로부터, 유리섬유용 유리 조성물의 전체량에 대한 Al2O3의 함유량이 20.0 질량%를 초과하는 비교예 6, CaO의 함유량이 10.0 질량% 미만인 비교예 7, Al2O3의 함유량이 20.0 질량%를 초과하고, CaO의 함유량이 10.0 질량% 미만인 비교예 8의 경우에는, B2O3의 함유량이 0.5~1.5 질량%의 범위라 하더라도 적색 결정의 석출을 방지할 수 없음이 분명하다.
[비교예 9]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 59.8 질량%, Al2O3를 16.0 질량%, MgO를 10.5 질량%, CaO를 12.5 질량%, B2O3를 1.0 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 6에 나타내었다.
이어서, 본 비교예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 1000 포아즈 온도, 액상 온도, 작업 온도 범위를 측정하였다. 또한, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하고, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 비교예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 6에 나타내었다.
다음으로, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 19 및 표 6에 나타내었다.
[비교예 10]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 58.3 질량%, Al2O3를 18.0 질량%, MgO를 9.0 질량%, CaO를 13.5 질량%, B2O3를 1.0 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 6에 나타내었다.
이어서, 본 비교예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 1000 포아즈 온도, 액상 온도, 작업 온도 범위를 측정하였다. 또한, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하고, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 비교예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 그 결과를 표 6에 나타내었다.
다음으로, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 20 및 표 6에 나타내었다.
[비교예 11]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 59.8 질량%, Al2O3를 20.0 질량%, MgO를 8.0 질량%, CaO를 11.0 질량%, B2O3를 1.0 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 6에 나타내었다.
이어서, 본 비교예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 1000 포아즈 온도, 액상 온도, 작업 온도 범위를 측정하였다. 또한, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사하고, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 본 비교예에서 얻어진 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정하였다. 결과를 표 6에 나타내었다.
다음으로, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하고, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 21 및 표 6에 나타내었다.
[비교예 12]
본 비교예에서는, 먼저 각 유리원료를 혼합하고 용융한 때, 전체량에 대하여 SiO2를 57.0 질량%, Al2O3를 18.0 질량%, MgO를 13.0 질량%, CaO를 10.8 질량%, B2O3를 1.0 질량%, 기타 성분으로 Na2O, K2O 및 Fe2O3를 0.2 질량% 포함하는 유리섬유용 유리 조성물의 용융물(용융 유리)이 되도록 조합된 유리 배치를 얻었다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물은 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.8 질량%이다. 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 조성을 표 6에 나타내었다.
이어서, 본 비교예의 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하고, 본 비교예의 유리섬유용 유리 조성물의 1000 포아즈 온도, 액상 온도, 작업 온도 범위를 측정하였다. 또한, 상기 유리 컬릿을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리섬유를 방사했으나, 본 비교예에서는 MgO의 함유량이 12.0 질량%를 초과하고 있기 때문에, 1000 포아즈 온도와 액상 온도가 가깝고, 작업 온도 범위가 좁아져 있다. 그 결과, 본 비교예에서는 유리섬유의 방사를 안정적으로 실시할 수 없으며, 유리섬유(단일 필라멘트)의 섬유 강도, 섬유 탄성률을 측정할 수 없었다. 그 결과를 표 6에 나타내었다.
다음으로, 본 비교예에서 얻어진 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 조합하고, 상기 산화크롬을 포함하는 유리 배치를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 컬릿을 제작하였다. 이어서, 얻어진 유리 컬릿을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 백금제 보트에 넣고, 전기로 내에서 1550℃에서 2시간 용융한 후, 1250℃로 온도를 낮추어 12시간 유지하였다. 이어서, 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 백금 표면상의 상기 유리와의 계면부분을 레이저 현미경을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 적색 결정의 석출 유무를 조사하였다. 그 결과를 도 22 및 표 6에 나타내었다.
비교예 9 비교예 10 비교예 11 비교예 12
SiO2 (질량%) 59.8 58.3 59.8 57.0
Al2O3 (질량%) 16.0 18.0 20.0 18.0
MgO (질량%) 10.5 9.0 8.0 13.0
CaO (질량%) 12.5 13.5 11.0 10.8
B2O3 (질량%) 1.0 1.0 1.0 1.0
기타 (질량%) 0.2 0.2 0.2 0.2
CaO/Al2O3 0.78 0.75 0.55 0.60
(B2O3×CaO)/Al2O3 0.78 0.75 0.55 0.60
1000 포아즈 온도 (℃) 1314 1317 1365 1273
액상 온도 (℃) 1226 1220 1253 1242
작업 온도 범위 (℃) 88 97 112 31
섬유 강도 (㎬) 3.8 4.1 4.0 --
섬유 탄성률 (㎬) 81 82 82 --
적색 결정의 유무 없음 없음 없음 없음
표에서 「CaO/Al2O3」는 「CaO(질량%)/Al2O3(질량%)」를 나타낸다. 또한, 「(B2O3×CaO)/Al2O3」는 「(B2O3(질량%)×CaO(질량%))/Al2O3(질량%)」를 나타낸다.
도 19 내지 도 22 및 표 6으로부터, 유리섬유용 유리 조성물의 전체량에 대한 Al2O3의 함유량이 17.5 질량% 미만인 비교예 9, CaO의 함유량이 13.0 질량%를 초과하는 비교예 10, MgO의 함유량이 8.5 질량% 미만인 비교예 11의 경우에는, 유리 컬릿의 유리 조직중에 미소한 입자(적색 결정)는 발생하지 않지만, 83 ㎬ 이상의 충분한 섬유 탄성률을 얻을 수 없음이 분명하다.
또한, MgO의 함유량이 12.0 질량%를 초과하는 비교예 12의 경우에는, 1000 포아즈 온도와 액상 온도가 가깝고, 작업 온도 범위가 50℃ 미만으로 좁기 때문에, 유리섬유의 방사를 안정적으로 실시하기 어렵고, 유리섬유의 제조에 적합하지 않다.

Claims (14)

  1. 전체량에 대하여, 57.0~60.0 질량%의 범위의 SiO2, 17.5~20.0 질량%의 범위의 Al2O3, 8.5~12.0 질량%의 범위의 MgO, 10.0~13.0 질량%의 범위의 CaO, 및 0.5~1.5 질량%의 범위의 B2O3를 포함하며, 또한, SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.0 질량% 이상인 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  2. 제1항에 따른 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 전체량에 대하여 57.5~59.5 질량%의 범위의 SiO2, 18.0~19.5 질량%의 범위의 Al2O3, 8.8~11.5 질량%의 범위의 MgO, 및 10.3~12.5 질량%의 범위의 CaO를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 전체량에 대하여 58.0~59.3 질량%의 범위의 SiO2, 18.2~19.0 질량%의 범위의 Al2O3, 9.0~11.0 질량%의 범위의 MgO, 및 10.5~12.0 질량%의 범위의 CaO를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  4. 제1항에 따른 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 전체량에 대하여 58.0~59.3 질량%의 범위의 SiO2, 18.2~19.0 질량%의 범위의 Al2O3, 9.0~11.0 질량%의 범위의 MgO, 및 10.5~11.9 질량%의 범위의 CaO를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  5. 제1항 또는 제4항에 따른 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, Al2O3의 함유율(질량%)에 대한 CaO의 함유율(질량%)의 비(CaO(질량%)/Al2O3(질량%))가 0.50~0.72의 범위이며, 또한, Al2O3의 함유율(질량%)에 대한 B2O3의 함유율(질량%)과 CaO의 함유율(질량%)의 곱의 비((B2O3(질량%)×CaO(질량%))/Al2O3(질량%))가 0.28~1.00의 범위인 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  6. 제1항 또는 제4항에 따른 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 상기 유리섬유용 유리 조성물로부터 제조된 유리섬유가 0.001~0.010 질량%의 범위의 양의 Cr2O3를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  7. 제1항 또는 제4항에 따른 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 상기 유리섬유용 유리 조성물로부터 제조된 유리섬유의 섬유 탄성률이 83 ㎬ 이상인 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  8. 제1항 또는 제4항에 따른 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 상기 유리섬유용 유리 조성물로부터 제조된 유리섬유의 선팽창 계수가 50~200℃의 온도 범위에서 4.2 ppm/K 이하인 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  9. 제1항 또는 제4항에 따른 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 상기 유리섬유용 유리 조성물로부터 제조된 유리섬유의 섬유 강도가 4.0 ㎬ 이상인 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  10. 전체량에 대하여, 57.0~60.0 질량%의 범위의 SiO2, 17.5~20.0 질량%의 범위의 Al2O3, 8.5~12.0 질량%의 범위의 MgO, 10.0~13.0 질량%의 범위의 CaO, 및 0.5~1.5 질량%의 범위의 B2O3를 포함하며, 또한, SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.0 질량% 이상인 유리섬유용 유리 조성물로부터 형성된 유리섬유로서,
    상기 유리섬유는 단면 형상의 단경에 대한 장경의 비(장경/단경)가 2.0~6.0의 범위에 있고, 단면적을 진원으로 환산했을 때의 섬유 직경이 10~30 ㎛의 범위에 있는 이형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 유리섬유.
  11. 전체량에 대하여, 57.0~60.0 질량%의 범위의 SiO2, 17.5~20.0 질량%의 범위의 Al2O3, 8.5~12.0 질량%의 범위의 MgO, 10.0~13.0 질량%의 범위의 CaO, 및 0.5~1.5 질량%의 범위의 B2O3를 포함하며, 또한, SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO의 합계량이 98.0 질량% 이상인 유리섬유용 유리 조성물로부터 형성된 유리섬유로서,
    상기 유리섬유는 진원형의 원형 단면을 갖고, 섬유 직경이 3㎛ 이상 10 ㎛ 미만의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리섬유.
  12. 제1항에 따른 유리섬유용 유리 조성물에 있어서, 상기 CaO의 함량은 11.1~13.0 질량%인 것을 특징으로 하는 유리섬유용 유리 조성물.
  13. 제10항에 따른 유리섬유에 있어서, 상기 CaO의 함량은 11.1~13.0 질량%인 것을 특징으로 하는 유리섬유.
  14. 제11항에 따른 유리섬유에 있어서, 상기 CaO의 함량은 11.1~13.0 질량%인 것을 특징으로 하는 유리섬유.
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