(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分として、
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ≦１．５重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％を含み、
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きいことを特徴とする高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項２】
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２の含有量は重量比率で０．１−２％であることを特徴とする請求項１に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項３】
重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項４】
重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項５】
Ｙ２Ｏ３の含有量は重量比率で０．５−３．９％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項６】
成分として、
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ≦１．５重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％を含み、
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６であることを特徴とする請求項１に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項７】
ＣｅＯ２の含有量は重量比率で０．０５−１％であることを特徴とする請求項１又は６に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項８】
成分として、
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％を含み、
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６であることを特徴とする請求項１に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項９】
成分として、
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．５−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％を含み、
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．３−８．５であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１−１．５であることを特徴とする請求項１に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項１０】
成分として、
ＳｉＯ２                ５６．５−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １６−１９．５重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．５−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６．８−９．３重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ０．０５−０．５５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％を含み、
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７５−０．９７であり、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．３−８．５であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１−１．５であることを特徴とする請求項１に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項１１】
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は重量比率で０．４−０．９４％であることを特徴とする請求項１又は８に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項１２】
重量比率の比Ｃ４＝Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２の範囲は、１より大きいことを特徴とする請求項２又は９に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項１３】
Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２の含有量は重量比率で１．４−４．２％であることを特徴とする請求項１又は９に記載の高弾性率ガラス繊維組成物。
【請求項１４】
請求項１−１３のいずれか一項に記載のガラス繊維組成物で製造されることを特徴とするガラス繊維。
【請求項１５】
請求項１４に記載のガラス繊維を含むことを特徴とする複合材料。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願は、２０１６年０６月０７日に中国特許局に出願した出願番号が２０１６１０４０３７０５．７で、発明の名称が「高弾性率ガラス繊維組成物及びそのガラス繊維並びに複合材料」である中国特許出願の優先権を主張し、その全内容は引用により本願に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、高弾性率ガラス繊維組成物に関し、特に、先進的な複合材料補強基材とすることができる高弾性率ガラス繊維組成物及びそのガラス繊維並びに複合材料に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス繊維は、無機繊維材料に属し、それを使用して樹脂を補強すれば、性能に優れた複合材料が得られる。高弾性率ガラス繊維は、先進的な複合材料の補強基材として、最初に主に航空、宇宙飛行、兵器などの国防と軍需産業分野に適用される。科学技術の進歩と経済の発展に伴って、高弾性率ガラス繊維は、風力翼、圧力容器、海上石油管路、自動車製造などの民用、工業分野において幅広く適用されている。
【０００４】
最初の高弾性率ガラス成分は、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系を主体とし、典型的な提案は、米国ＯＣ社のＳ−２ガラスが挙げられ、弾性率が８９−９０ＧＰａであるが、その生産難度が高く、そのガラス繊維の成形温度が１５７１℃に高く達しており、液相線温度が１４７０℃に高く達しており、タンク窯による大規模の生産を実現し難い。したがって、ＯＣ社は、Ｓ−２ガラス繊維の生産を自ら諦め、その特許権を米国ＡＧＹ社に譲渡した。
【０００５】
その後、ＯＣ社より更にＨｉＰｅｒ−ｔｅｘガラスが開発され、弾性率が８７−８９ＧＰａであり、これは、一部のガラス性能を犠牲して生産規模を交換する妥協的な策略であり、設計案は、Ｓ−２ガラスに対する簡単な改良に過ぎないため、ガラス繊維の成形温度と液相線温度が依然として高く、生産難度が依然として高く、タンク窯による大規模の生産を実現し難い。したがって、ＯＣ社はＨｉＰｅｒ−ｔｅｘガラス繊維の生産も諦め、その特許権をヨーロッパの３Ｂ社に譲渡した。
【０００６】
フランスサンゴバン社より、ＭｇＯ−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系を主体とするＲガラスが開発され、弾性率は、８６−８９ＧＰａである。しかしながら、従来のＲガラスのケイ素とアルミニウムの合計含有量が高く、ガラス結晶化性能を改良する効果的な提案も欠いており、カルシウムとマグネシウムの割合も合理的ではないため、ガラスが成形し難く、結晶化リスクが高く、且つ、ガラス液の表面張力が大きく、清澄難度が高く、そのガラス繊維の成形温度が１４１０℃に達し、液相線温度が１３５０℃に達し、これらは全てガラス繊維の効果的な引抜上の困難をもたらし、同様にタンク窯による大規模の生産を実現し難い。
【０００７】
中国では、南京ガラス繊維研究設計院よりＨＳ２ガラスが開発され、弾性率が８４−８７ＧＰａであり、その主な成分もＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯを含み、更に一部のＬｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２とＦｅ２Ｏ３が導入され、その成形温度が１２４５℃に過ぎず、液相線温度が１３２０℃であり、両者の温度がいずれもＳガラス繊維より遥かに低いが、その成形温度が液相線温度より低く、△Ｔ値が負であるため、ガラス繊維の効果的な引抜に非常に不利であり、引抜プロセスにガラス失透現象が発生することを防止するように、引抜温度を高め、特別な形のノズルを採用しなければならず、これは温度制御上の困難をもたらし、同じくタンク窯による大規模の生産を実現し難い。
【０００８】
まとめていえば、現段階の各種の高弾性率ガラス繊維は実際の生産において、全てタンク窯による生産難度が高いという一般的な普遍問題が存在し、具体的な表現として、ガラスの液相線温度が高く、結晶化速度が速く、成形温度が高く、表面張力が大きく、清澄難度が高く、△Ｔ値が小さく更に負であることが発見された。そのために、殆どの会社は、一部のガラス性能を犠牲して生産難度を低下させることが多く、これによって、上記ガラス繊維の弾性率のレベルが生産規模に伴って同時に向上できず、Ｓガラスの弾性率のボトルネックを今まで解消できない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、上記問題に対して、高弾性率ガラス繊維組成物を提供し、この組成物は、ガラスの弾性率を顕著に高めることができ、これを基礎に、従来の高弾性率ガラスの結晶化リスクが高く、清澄難度が大きく、タンク窯による効率的な生産を行いにくいという問題を克服し、同等の条件でガラスの液相線温度、結晶化速度と気泡率を明らかに低減することができ、タンク窯による低気泡率の高弾性率ガラス繊維の生産に特に適用する。
【００１０】
本発明の一つの側面によれば、成分として、
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ≦１．５重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きい高弾性率ガラス繊維組成物を提供する。
【００１１】
更に、Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２の含有量は、重量比率で０．１−２％であるように限定されている。
更に、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であるように限定されている。
【００１２】
更に、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６であるように限定されている。
更に、Ｌｉ２Ｏの含有量は、重量比率で０．０５−０．５５％であるように限定されている。
【００１３】
更に、Ｙ２Ｏ３の含有量は、重量比率で０．５−３．９％であるように限定されている。
更に、重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３）の範囲は、０．７５−０．９７であるように限定されている。
【００１４】
また、各成分の含有量は重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ≦１．５重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６である。
【００１５】
更に、Ｌａ２Ｏ３の含有量は、重量比率で０．０５−１．２％であるように限定されている。
更に、ＣｅＯ２の含有量は、重量比率で０．０５−１％であるように限定されている。
【００１６】
また、各成分の含有量は重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２          ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６である。
【００１７】
また、各成分の含有量は重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．５−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２          ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．３−８．５であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１−１．５である。
【００１８】
また、各成分の含有量は重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５６．５−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １６−１９．５重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．５−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２          ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６．８−９．３重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ０．０５−０．５５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７５−０．９７であり、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．３−８．５であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１−１．５である。
【００１９】
更に、ＣａＯの含有量は、重量比率で８−９．３％であるように限定されている。
更に、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は、重量比率で０．４−０．９４％であるように限定されている。
【００２０】
更に、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量は、重量比率で０．１５−０．５５％であるように限定されている。
更に、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．７−８であるように限定されている。
【００２１】
更に、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１．０５−１．４であるように限定されている。
更に、重量比率の比Ｃ４＝Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２の範囲は、１より大きく限定されている。
【００２２】
更に、Ｙ２Ｏ３の含有量は、重量比率で１．３−３．９％であるように限定されている。
更に、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２の含有量は、重量比率で１．４−４．２％であるように限定されている。
【００２３】
前記高弾性率ガラス繊維組成物は、更にＢ２Ｏ３を含有し、その含有量が重量比率で０−３％である。
本発明の他の側面によれば、上記ガラス繊維組成物で製造されるガラス繊維を提供する。
【００２４】
本発明の三つ目の側面によれば、上記ガラス繊維を含む複合材料を提供する。
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、主な革新点が、複数種の希土類酸化物Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３とＣｅＯ２を導入し、それらの間に発生する混合希土効果を利用して、Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３）、Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２、ＳｉＯ２／ＣａＯとＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の比を合理的に制御し、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２ＯとＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを合理的に配置し、且つ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯの混合アルカリ土類効果とＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏの混合アルカリ土類効果を利用し、更に適量のＢ２Ｏ３などを選択的に導入してもよいことである。
【００２５】
具体的には、本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ≦１．５重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きい。
【００２６】
このガラス繊維組成物中の各成分の作用及び含有量についての説明は以下のとおりである。
ＳｉＯ２は、ガラス骨格を形成する主な酸化物であり、且つ、各成分を安定化させる作用を発揮する。本発明のガラス繊維組成物において、ＳｉＯ２の重量比率含有量の範囲を５５．７−５８．９％に限定する。好ましくは、ＳｉＯ２の重量比率含有量の範囲を５６．５−５８．９％に限定してもよい。
【００２７】
Ａｌ２Ｏ３も、ガラス骨格を形成する酸化物であり、ＳｉＯ２と結合する時に、ガラスの機械的性能に対して実質的な作用を発揮することができる。本発明のガラス繊維組成物において、Ａｌ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を１５−１９．９％に限定し、その含有量が低いと、十分に高いガラス機械的性能を得ることができないが、その含有量が余りにも高いと、ガラスの粘度が余りにも高くなり、溶融しやすく、清澄しにくい。好ましくは、Ａｌ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を１６−１９．５％に限定してもよい。更に好ましくは、Ａｌ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を１６．７−１９．３％に限定してもよい。
【００２８】
Ｙ２Ｏ３は、重要な希土類酸化物であり、発明者は、それがガラス弾性率の向上の面で特に効果的であり、ガラス結晶化の抑制の面でも良い効果がある。Ｙ３＋は、ガラスの網目に非常に入りにくく、一般的に、網目修飾イオンとして網目の隙間にあり、その配位数が高く、電界強度が高く、電荷が高く、蓄積能力が強く、遊離酸素を獲得して網目の欠陥を補填し、ガラス構造の安定性を高め、ガラス弾性率を高めることができ、また、他のイオンの移動配列を効果的に阻止し、ガラス結晶化傾向を低減する目的を達成することができる。また、発明者は、酸化イットリウムの含有量が４．３％を超えた後、用量を増やし続けても、機械的性能に対する作用が明らかでなくなるが、依然としてガラス密度を明らかに高め、比弾性率と比強度の向上を制限することができ、一定の条件で更に低下する場合があり、ガラス繊維の軽量化に不利であることを発見した。
【００２９】
Ｌａ２Ｏ３も、重要な希土類酸化物であり、発明者、それを単独に使用する際に、ガラス弾性率の向上、ガラス結晶化の抑制の面における作用がよりＹ２Ｏ３明らかに弱いが、二種類の希土類酸化物を混合して使用し、それらの比を適切な数値に制御する場合、それらの協同効果が明らかであり、ガラス弾性率の向上及びガラス結晶化の抑制の面で、Ｙ２Ｏ３又はＬａ２Ｏ３を単独で使用する場合よりも優れており、予想できない効果が得られたことを発見した。発明者の考えによれば、Ｙ２Ｏ３とＬａ２Ｏ３は同族酸化物に属し、各物理、化学的性質が近いが、両者の配位状態が異なり、イットリウムイオンが一般的に六配位構造にあり、ランタンイオンが一般的に八配位構造にあるため、二種類の希土類酸化物を混合して使用し、それらの比を合理的に制御する場合、第一、より豊かな網目修飾イオン配位構造を提供することができ、イットリウムイオンの六配位構造を主としてランタンイオンの八配位構造と結合することにより、ガラス構造の安定性を向上させ、ガラス弾性率を向上させることに寄与する。第二、酸化ランタンが遊離酸素の数を増やし、より多くの[ＡｌＯ６]が[ＡｌＯ４]に変換するように促進して、ガラス構造の完全性を更に補強して、ガラス弾性率を高めることができる。第三、複数のイオンが相互に牽制し、温度が低下する時、イオンが規則的に配列される確率も減少し、これは結晶体の成長速度を明らかに遅くすることに寄与し、ガラスの抗結晶化能力が更に高められる。しかしながら、ランタンのモル質量とイオン半径がいずれも大きく、過量の八配位イオンが構造の安定に不利であるため、ランタンの導入量が多くない方が良い。
【００３０】
ＣｅＯ２は、重要な希土ガラス清澄剤であり、発明者は、一部の酸化イットリウム又は酸化ランタンを代替する前提で少量のＣｅＯ２を導入することで、ガラス弾性率の向上及びガラス結晶化の抑制に明らかな積極的効果を有し、特に、上記三種類の希土類酸化物を同時に使用し、相互間の比を合理的に制御する場合、この効果がより明らかであることを発見した。発明者の考えによれば、網目の欠陥を補填するように、ＣｅＯ２がより多くの遊離酸素をイットリウムに提供することができる一方、三種類の異なるイオン半径と電界強度の希土イオンを混合して使用することにより、構造の緊密堆積程度を高めることができ、ガラス構造の完全性を更に補強し、ガラス性能を高めることができるだけでなく、更にイオン間の相互牽制を補強し、ガラスの抗結晶化能力を高めることができる。
【００３１】
したがって、本発明のガラス繊維組成物において、Ｙ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を０．１−４．３％に限定する。好ましくは、Ｙ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を０．５−３．９％に限定してもよい。更に好ましくは、Ｙ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を１．３−３．９％に限定してもよい。Ｌａ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を１．５％以下であるに限定する。好ましくは、Ｌａ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を０．０５−１．２％に限定してもよい。ＣｅＯ２の重量比率含有量の範囲を１．２％以下であるように限定する。好ましくは、ＣｅＯ２の重量比率含有量の範囲を０．０５−１％に限定してもよい。
【００３２】
また、重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲を０．６より大きく限定する。好ましくは、重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲を０．７より大きく限定してもよい。更に好ましくは、重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲を０．７５−０．９７に限定してもよい。更に、Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２の重量比率含有量の範囲を０．１−２％に限定してもよい。更に、重量比率の比Ｃ４＝Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２の範囲を１より大きく限定してもよい。更に、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２の重量比率含有量の範囲を１．４−４．２％に限定してもよい。
【００３３】
ＣａＯ、ＭｇＯとＳｒＯは、主にガラス結晶化を制御し、ガラス粘度と材料特性を調節する作用を発揮する。特に、ガラス結晶化を制御する面で、発明者は、それらの導入量と割合関係を制御することにより、予想できない効果が得られた。一般的に、ＭｇＯ−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系を主体とする高性能ガラスは、ガラス結晶化後に含まれる結晶相が主に透輝石（ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６）と灰長石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）を含む。二種類の結晶相の結晶化傾向を効果的に抑制し、ガラスの液相線温度と結晶化速度を低下させるために、本発明において、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯの含有量範囲及び各成分間の割合関係を合理的に制御し、混合アルカリ土類効果を利用してより緊密な堆積構造を形成することで、その結晶核の形成と成長の際により多くのエネルギーが必要とされるようにし、ガラス結晶化傾向を抑制する目的を達成し、また、ガラスの材料特性を効果的に改良する。発明者は、従来のＲガラスと改良Ｒガラスに比べれば、本発明において、ＭｇＯの含有量を大幅に高め、ＭｇＯの含有量を９．０５−９．９５％に正確に限定し、ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の比を０．９−１．６に合理的に制御する場合、より高いガラス弾性率とより低い結晶化温度及び速度が得られることを発見した。発明者は、更に、本発明におけるＭｇＯの含有量が高いため、二種類の結晶化結晶体における透輝石の成長動力が強く、更にＳｉＯ２／ＣａＯ比を合理的に制御することにより、灰長石の成長を効果的に調節して、ガラスの結晶化傾向を効果的に抑制する目的を達成することができることを発見した。
【００３４】
したがって、本発明のガラス繊維組成物において、ＭｇＯの重量比率含有量の範囲を９．０５−９．９５％に限定する。ＣａＯの重量比率含有量の範囲を６−１０％に限定する。好ましくは、ＣａＯの重量比率含有量の範囲を６．８−９．３％に限定してもよい。
【００３５】
また、一部の技術提案では、更に、ＣａＯの重量比率含有量の範囲を８−９．３％に限定してもよい。更に、ＳｒＯの重量比率含有量の範囲を２％以下であるように限定してもよい。
【００３６】
更に、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲を５．８−９．３に限定してもよい。好ましくは、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲を６．３−８．５に限定してもよい。更に好ましくは、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲を６．７−８に限定してもよい。更に、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲を０．９−１．６に限定してもよい。好ましくは、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲を１−１．５に限定してもよい。更に好ましくは、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲を１．０５−１．４に限定してもよい。
【００３７】
Ｋ２ＯとＮａ２Ｏは、いずれもガラスの粘度を低下させることができ、良好なフラックス剤である。発明者は、アルカリ金属酸化物の総量が変わらない場合、Ｎａ２Ｏの代わりにＫ２Ｏを用いれば、ガラスの結晶化傾向を低減し、繊維の成形性能を改良することができることを発見した。Ｎａ２ＯとＫ２Ｏに比べれば、Ｌｉ２Ｏは、ガラスの粘度を明らかに低下させ、ガラスの溶製性能を改良することができるだけでなく、ガラスの力学性能の向上にも明らかに寄与する。また、少量のＬｉ２Ｏだけで、相当な遊離酸素を提供することができ、より多くのアルミニウムイオンが四面体配位を形成して、ガラス体系の網目構造を補強することに寄与し、ガラスの結晶化能力を更に低下させることができるが、アルカリ金属イオンが余りにも多いと、ガラスの耐腐食性が低下するため、導入量が多くない方が良い。また、希土類酸化物が強い塩基性を有するため、ある面でアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物に類似する作用を発揮することができる。したがって、本発明のガラス繊維組成物において、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの重量比率含有量の範囲を０．９９％以下であるように限定する。Ｌｉ２Ｏの重量比率含有量の範囲を０．６５％以下であるように限定する。更に、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの重量比率含有量の範囲を０．４−０．９４％に限定してもよい。更に、Ｌｉ２Ｏの重量比率含有量の範囲を０．０５−０．５５％に限定してもよい。更に、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの重量比率含有量の範囲を０．１５−０．５５％に限定してもよい。
【００３８】
Ｆｅ２Ｏ３は、ガラスの溶製に寄与し、ガラスの結晶化性能をも改良することができる。しかしながら、鉄イオンと第一鉄イオンが着色作用を有するため、導入量が多くない方が良い。したがって、本発明のガラス繊維組成物において、Ｆｅ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を１％より小さく限定する。
【００３９】
ＴｉＯ２は、高温時のガラスの粘度を低下させることができるだけでなく、一定のフラックス作用を有する。チタンイオンが一定の着色作用を有するため、本発明のガラス繊維組成物において、ＴｉＯ２の重量比率含有量の範囲を０．１−１．５％に限定する。好ましくは、ＴｉＯ２の重量比率含有量の範囲を０．１−１％に限定してもよい。
【００４０】
本発明のガラス繊維組成物において、更に適量のＢ２Ｏ３を選択的に導入してもよく、ガラスの結晶化傾向を更に改良する。本発明のガラス繊維組成物において、更に、Ｂ２Ｏ３の重量比率含有量の範囲を０−３％に限定してもよい。
【００４１】
また、本発明のガラス繊維組成物に少量の他の成分を含有してもよく、重量比率の合計含有量が一般的に２％を超えない。
本発明のガラス繊維組成物において、各成分の含有量の上記範囲を選択することによりもたらした有益な効果は、実施例における具体的な実験データにより説明される。
【００４２】
以下は、本発明によるガラス繊維組成物に含まれる各成分の好ましい値の範囲の例である。
好ましい例１
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ≦１．５重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３である。
【００４３】
好ましい例２
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ≦１．５重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７５−０．９７である。
【００４４】
好ましい例３
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ≦１．５重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６である。
【００４５】
好ましい例４
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６である。
【００４６】
好ましい例５
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６である。
【００４７】
好ましい例６
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．５−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．３−８．５であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１−１．５である。
【００４８】
好ましい例７
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５６．５−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １６−１９．５重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．５−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６．８−９．３重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ０．０５−０．５５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７５−０．９７であり、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．３−８．５であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１−１．５である。
【００４９】
好ましい例８
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２          ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ８−９．３重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６である。
【００５０】
好ましい例９
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ０．４−０．９４重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、５．８−９．３であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、０．９−１．６である。
【００５１】
好ましい例１０
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．５−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．７−８、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１−１．５である。
【００５２】
好ましい例１１
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．５−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．３−８．５であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１．０５−１．４である。
【００５３】
好ましい例１２
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．１−４．３重量％
Ｌａ２Ｏ３                ≦１．５重量％
ＣｅＯ２                          ≦１．２重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１．５重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きく、重量比率の比Ｃ４＝Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２の範囲は、１より大きい。
【００５４】
好ましい例１３
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 １．３−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．３−８．５であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１−１．５である。
【００５５】
好ましい例１４
本発明による高弾性率ガラス繊維組成物は、以下の成分を含有し、各成分の含有量が重量比率で以下の通りである。
ＳｉＯ２                ５５．７−５８．９重量％
Ａｌ２Ｏ３               １５−１９．９重量％
Ｙ２Ｏ３                 ０．５−３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                ０．０５−１．２重量％
ＣｅＯ２                          ０．０５−１重量％
Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２           ０．１−２重量％
Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２         １．４−４．２重量％
ＣａＯ                 ６−１０重量％
ＭｇＯ                 ９．０５−９．９５重量％
ＳｒＯ                  ≦２重量％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ       ≦０．９９重量％
Ｌｉ２Ｏ                 ≦０．６５重量％
Ｆｅ２Ｏ３               ＜１重量％
ＴｉＯ２                 ０．１−１重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．７より大きく、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯの範囲は、６．３−８．５であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）の範囲は、１−１．５である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本発明の実施例の目的、技術提案及び利点をより明瞭にするために、以下、本発明の実施例における技術提案を明瞭で、完全に説明し、明らかに、説明される実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な努力をすることなく得られた全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。衝突しない限り、本願の実施例及び実施例における特徴は相互に任意に組み合わせることができることを説明しておく。
【００５７】
本発明の基本的な思想として、ガラス繊維組成物の各成分の含有量は、重量比率で、ＳｉＯ２が５５．７−５８．９％であり、Ａｌ２Ｏ３が１５−１９．９％であり、Ｙ２Ｏ３が０．１−４．３％であり、Ｌａ２Ｏ３が１．５％以下であり、ＣｅＯ２が１．２％以下であり、ＣａＯが６−１０％であり、ＭｇＯが９．０５−９．９５％であり、ＳｒＯが２％以下であり、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが０．９９％以下であり、Ｌｉ２Ｏが０．６５％以下であり、Ｆｅ２Ｏ３が１％より小さく、ＴｉＯ２が０．１−１．５％であり、重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）の範囲は、０．６より大きい。この組成物は、ガラスの弾性率を顕著に高めることができ、これを基礎に、従来の高弾性率ガラスの結晶化リスクが高く、清澄難度が大きく、タンク窯による効率的な生産を行いにくいという問題を克服し、高弾性率ガラスの液相線温度と成形温度を顕著に下げることができ、同等の条件でガラスの結晶化速度と気泡率を大幅に低減し、タンク窯による低気泡率の高弾性率ガラス繊維の生産に特に適用する。
【００５８】
本発明のガラス繊維組成物におけるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２とＳｒＯの具体的な含有量の値を選択して実施例とし、Ｓガラス、従来のＲガラスと改良Ｒガラスの性能パラメータと比較する。性能を比較する時に、６つの性能パラメータを選択する。
【００５９】
（１）成形温度：ガラス溶融物の粘度が１０３ポイズである時の温度。
（２）液相線温度：ガラス溶融物冷却時の結晶核形成開始温度、即ち、ガラス結晶化の上限温度。
【００６０】
（３）△Ｔ値：成形温度と液相線温度の差であり、引抜成形の温度範囲を表す。
（４）結晶化ピーク温度：ＤＴＡテストプロセスにおけるガラス結晶化最強ピークの温度。一般的に、この温度が高いほど、結晶核の成長に必要なエネルギーが多くなり、ガラスの結晶化傾向が小さくなることを表す。
【００６１】
（５）弾性率：縦方向に沿う弾性率であり，ガラス繊維の弾性変形抵抗能力を表し、ＡＳＴＭ２３４３テストによるものである。
（６）気泡数：気泡数を測定する大体の方法としては、専用の金型により各実施例の配合料を形状が同じであるサンプルにプレスし、高温顕微鏡のサンプルテーブルに置き、プロセスに従って設定された空間温度１５００℃に昇温し、保温せず、ガラスサンプルが炉に伴って常温まで冷却し、続いて偏光顕微鏡により微視的視点から各ガラスサンプルの気泡数を観察する。気泡数は、顕微鏡成像範囲を基準とする。
【００６２】
上記した６つのパラメータ及びその測定方法は、当業者にとって熟知したものであるため、上記パラメータによって本発明のガラス繊維組成物の性能を強力に説明することができる。
【００６３】
実験の具体的なプロセスとして、各成分は、適切な原料から得られ、割合に応じて各種の原料を混合し、各成分を最終的な所望の重量比率とし、混合後の配合料を溶融して清澄してから、ガラス液をブッシングプレート上のノズルを介して引き出すことによりガラス繊維を形成し、ガラス繊維を牽引して引抜機の回転ハンドピースに巻き取り、原繊維ケーキ又は糸ボールを形成する。勿論、所望の要求を満たすように、これらのガラス繊維を慣用の方法で高度加工することができる。
【００６４】
以下、本発明によるガラス繊維組成物の具体的な実施例を提供する。
実施例１
ＳｉＯ２                     ５８．２重量％
Ａｌ２Ｏ３                    １８．０重量％
ＣａＯ                      ８．２重量％
ＭｇＯ                      ９．８重量％
Ｙ２Ｏ３                      ３．４重量％
Ｌａ２Ｏ３                     ０．４３重量％
ＣｅＯ２                     ０．１重量％
Ｎａ２Ｏ                     ０．１３重量％
Ｋ２Ｏ                      ０．３０重量％
Ｌｉ２Ｏ                     ０．４９重量％
Ｆｅ２Ｏ３                   ０．４６重量％
ＴｉＯ２                      ０．４９重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）は、０．８６であり、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯは、７．１１であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）は、１．２０であり、重量比率の比Ｃ４＝Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２は、４．３である。
実施例１において測定された６つのパラメータの値はそれぞれ以下の通りである。
成形温度                    １２９８℃
液相線温度                  １１９８℃
△Ｔ値                       １００℃
結晶化ピーク温度                  １０３７℃
弾性率                    ９７．４ＧＰａ
気泡数                    ３個
実施例２
ＳｉＯ２                     ５７．８重量％
Ａｌ２Ｏ３                    １９．１重量％
ＣａＯ                      ７．８重量％
ＭｇＯ                      ９．５重量％
Ｙ２Ｏ３                      ３．５重量％
Ｌａ２Ｏ３                     ０．２５重量％
ＣｅＯ２                     ０．１５重量％
Ｎａ２Ｏ                     ０．２０重量％
Ｋ２Ｏ                      ０．２３重量％
Ｌｉ２Ｏ                     ０．５１重量％
Ｆｅ２Ｏ３                   ０．４６重量％
ＴｉＯ２                      ０．５０重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）は、０．９０であり、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯは、７．４１であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）は、１．２２であり、重量比率の比Ｃ４＝Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２は、１．６７である。
【００６５】
実施例２において測定された６つのパラメータの値はそれぞれ以下の通りである。
成形温度                    １２９９℃
液相線温度                  １１９８℃
△Ｔ値                       １０１℃
結晶化ピーク温度                  １０３８℃
弾性率                    ９８．５ＧＰａ
気泡数                    ２個
実施例３
ＳｉＯ２                     ５８．５重量％
Ａｌ２Ｏ３                    １７．５重量％
ＣａＯ                      ８．１重量％
ＭｇＯ                      ９．８重量％
Ｙ２Ｏ３                      ３．９重量％
Ｌａ２Ｏ３                     ０．２５重量％
ＣｅＯ２                     ０．０５重量％
Ｎａ２Ｏ                     ０．１１重量％
Ｋ２Ｏ                      ０．３１重量％
Ｌｉ２Ｏ                     ０．５０重量％
Ｆｅ２Ｏ３                   ０．４６重量％
ＴｉＯ２                      ０．５２重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）は、０．９３であり、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯは、７．２２であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）は、１．２１であり、重量比率の比Ｃ４＝Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２は、５．０であり。
【００６６】
実施例３において測定された６つのパラメータの値はそれぞれ以下の通りである。
成形温度                    １２９８℃
液相線温度                  １２００℃
△Ｔ値                       ９８℃
結晶化ピーク温度                  １０３９℃
弾性率                    ９９．４ＧＰａ
気泡数                    ３個
実施例４
ＳｉＯ２                     ５８．１重量％
Ａｌ２Ｏ３                    １８．３重量％
ＣａＯ                      ８．１重量％
ＭｇＯ                      ９．８重量％
Ｙ２Ｏ３                      ３．２重量％
Ｌａ２Ｏ３                     ０．３重量％
ＣｅＯ２                     ０．１重量％
Ｎａ２Ｏ                     ０．１４重量％
Ｋ２Ｏ                      ０．３５重量％
Ｌｉ２Ｏ                     ０．４３重量％
Ｆｅ２Ｏ３                   ０．４６重量％
ＴｉＯ２                      ０．７２重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）は、０．８９であり、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯは、７．１７であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）は、１．２１であり、重量比率の比Ｃ４＝Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２は、３．０である。
【００６７】
実施例４において測定された６つのパラメータの値はそれぞれ以下の通りである。
成形温度                    １２９８℃
液相線温度                  １２０１℃
△Ｔ値                       ９７℃
結晶化ピーク温度                  １０３５℃
弾性率                    ９６．８ＧＰａ
気泡数                    ３個
実施例５
ＳｉＯ２                     ５８．５重量％
Ａｌ２Ｏ３                    １７．４重量％
ＣａＯ                      ８．０５重量％
ＭｇＯ                      ９．８重量％
Ｙ２Ｏ３                      ３．６重量％
Ｌａ２Ｏ３                     ０．０７重量％
ＣｅＯ２                     ０．０５重量％
Ｎａ２Ｏ                     ０．１１重量％
Ｋ２Ｏ                      ０．３１重量％
Ｌｉ２Ｏ                     ０．５１重量％
Ｆｅ２Ｏ３                   ０．４４重量％
ＴｉＯ２                      ０．４６重量％
ＳｒＯ                      ０．６重量％
重量比率の比Ｃ１＝Ｙ２Ｏ３／（Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋ＣｅＯ２）は、０．９７であり、重量比率の比Ｃ２＝ＳｉＯ２／ＣａＯは、７．２７であり、重量比率の比Ｃ３＝ＭｇＯ／（ＣａＯ＋ＳｒＯ）は、１．２２であり、重量比率の比Ｃ４＝Ｌａ２Ｏ３／ＣｅＯ２は、１．４である。
【００６８】
実施例５において測定された６つのパラメータの値はそれぞれ以下の通りである。
成形温度                    １２９８℃
液相線温度                  １２０２℃
△Ｔ値                       ９６℃
結晶化ピーク温度                  １０３５℃
弾性率                    ９８．１ＧＰａ
気泡数                    ４個
以下、表の形で、本発明のガラス繊維組成物の上記実施例及び他の実施例とＳガラス、従来のＲガラスと改良Ｒガラスの性能パラメータの比較を提供する。ガラス繊維組成物の含有量は、重量比率で表される。実施例の成分の合計含有量が１００％よりやや小さい場合、残量が微量の不純物又は分析できない少量の成分であると理解できることを説明しておく。
【００６９】
【表１Ａ】
0006499329.tif 000002
【００７０】
0006499329.tif 000003
【００７１】
【表１Ｂ】
0006499329.tif 000004
【００７２】
0006499329.tif 000005
【００７３】
【表１Ｃ】
0006499329.tif 000006
【００７４】
0006499329.tif 000007
【００７５】
上記表における具体的な値から分かるように、Ｓガラスと従来のＲガラスに比べれば、本発明のガラス繊維組成物は以下の利点を有する。（１）遥かに高い弾性率を有する。（２）遥かに低い液相線温度を有し、これは、ガラスの結晶化リスクを低減し、繊維の引抜効率を高めることに寄与し、遥かに高い結晶化ピーク温度を有し、これは、ガラスの結晶化プロセスにおいて結晶核の形成と成長により多くのエネルギーを必要とし、つまり、同等の条件で本発明ガラスの結晶化リスクがより小さいことを示す。（３）気泡数が大幅に減少し、これはガラスの清澄効果が特に優れていることを示す。
【００７６】
Ｓガラスと従来のＲガラスは、いずれもタンク窯による生産を実現できず、改良Ｒガラスは一部の性能を犠牲して液相線温度と成形温度を低下させることで、生産難度を低下させ、タンク窯による生産を実現する。それと異なり、本発明の組成物は、十分に低い液相線温度とより小さい結晶化速度を有し、タンク窯による生産を行うことができるだけでなく、ガラス弾性率が大幅に向上し、Ｓ等級とＲ等級ガラス繊維の弾性率レベルが生産規模に伴って同時に向上できないという技術ボトルネックを解消する。
【００７７】
以上から分かるように、現在主流となっている高弾性率ガラスに比べて、本発明のガラス繊維組成物は、弾性率、結晶化性能とガラス清澄の面で突破的な進展を取得し、同等の条件でのガラスの弾性率が大幅に向上し、結晶化リスクが大幅に低下し、気泡数が少なく、技術提案全体がタンク窯による低気泡率の高弾性率ガラス繊維の生産に特に適用する。
【００７８】
また、酸化イットリウムを単独で含有するガラス繊維組成物（実施例Ａ１１）に比べれば、三種類の希土元素を同時に含有するガラス繊維組成物は、非常に目立つメリットを有する。（ａ）遥かに高い結晶化ピーク温度を有し、これは、ガラスの結晶化プロセスにおいて結晶核の形成と成長により多くのエネルギーを必要とし、つまり、同等の条件で本発明ガラスの結晶化リスクがより小さく、より低い液相線温度を有することを示し、これは、ガラスの結晶化リスクを低減し、繊維の引抜効率を高めることに寄与する、（ｂ）より高い弾性率を有する。（ｃ）気泡数が大幅に減少し、これはガラスの清澄効果が特に優れていることを示す。例えば、実施例Ａ１１に比べて、Ａ９の結晶化ピーク温度が１４℃高まり、液相線温度が１２℃低下し、弾性率が２．５ＧＰａ高まり、気泡数が７５％低下し、各性能指標の向上が非常に明らかであり、予想できない技術効果が得られた。
【００７９】
本発明によるガラス繊維組成物は、上記優れた性能を有するガラス繊維とすることができる。
本発明によるガラス繊維組成物は、一つ又は複数の有機及び／又は無機材料と結合して、例えばガラス繊維補強基材のような性能に優れた複合材料を調製することができる。
【００８０】
最後に、本明細書では、用語「含む」、「有する」又はその他の任意の変形は、非排他的な包含を網羅することを意図しており、一連の要素を含むプロセス、方法、物品又は装置がそれらの要素を含むだけでなく、更に明らかに列挙していない他の要素をも含み、又は、更にこのようなプロセス、方法、物品又は装置に固有の要素を含み、他の限定がない限り、「一つの…を含む」という文に限定された要素について、前記要素を含むプロセス、方法、物品又は装置に、更に他の同じ要素が存在することを排除しないことを説明しておきたい。
【００８１】
以上の実施例は、本発明の技術提案を説明するためのものに過ぎず、それを制限するものではない。前記実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、依然として前記各実施例に記載の技術提案を変更し、又はその一部の技術的特徴に等価置換を行うことができ、これらの変更や置換によって、対応する技術提案の本質が本発明の各実施例の技術提案の精神と範囲から逸脱することはないことが理解できる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の組成物は、十分に低い液相線温度とより小さい結晶化速度を有し、タンク窯による生産を行うことができるだけでなく、更にガラス弾性率が大幅に向上し、Ｓ等級とＲ等級ガラス繊維の弾性率が生産規模に伴って同時に向上できないという技術ボトルネックを解消し、現在主流となっている高弾性率ガラスに比べて、本発明のガラス繊維組成物は、弾性率、結晶化性能と化学安定性の面で突破的な進展を取得し、同等の条件でのガラスの弾性率が大幅に向上し、結晶化リスクが大幅に低下し、気泡数が大幅に減少し、技術提案全体がタンク窯によるタンク窯による低気泡率の高弾性率ガラス繊維の生産に特に適用する。