ガラス組成物、並びにこれを用いたポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー及びポリカーボネート樹脂組成物
【課題】ポリカーボネート樹脂に配合するガラスフィラーに好適に用いられ得るガラス組成物を提供する。
【解決手段】
質量％で表して、４５≦ＳｉＯ2≦６５、０．５≦Ｂ2Ｏ3＜２、５≦Ａｌ2Ｏ3≦１５、５≦ＣａＯ≦２５、０．１≦ＭｇＯ≦１０、７＜ＴｉＯ2≦１２、０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２、の成分を含有するガラス組成物を提供する。このガラス組成物は、１．５７５〜１．５９５の屈折率ｎdと、４５〜４９のアッベ数νdとを有することができる。
【解決手段】
質量％で表して、４５≦ＳｉＯ2≦６５、０．５≦Ｂ2Ｏ3＜２、５≦Ａｌ2Ｏ3≦１５、５≦ＣａＯ≦２５、０．１≦ＭｇＯ≦１０、７＜ＴｉＯ2≦１２、０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２、の成分を含有するガラス組成物を提供する。このガラス組成物は、１．５７５〜１．５９５の屈折率ｎdと、４５〜４９のアッベ数νdとを有することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス組成物に関し、特にポリカーボネート樹脂に配合するガラスフィラーとして好適に用いられ得るガラス組成物に関する。また、本発明は、当該ガラス組成物を用いたポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー及びポリカーボネート樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリカーボネート樹脂は、ビスフェノールＡ〔２，２−ビス（４´−ヒドロキシフェニル）プロパン〕と、ホスゲン又は炭酸エステルとの共重合により量産されているポリ炭酸エステルである。ポリカーボネート樹脂は、他の樹脂材料に比較して、機械的強度、耐衝撃性、耐熱性及び透明性が優れており、エンジニアリングプラスチックとして電気機器の筐体、自動車部品、建築材料等に用いられている。
【０００３】
ポリカーボネート樹脂の機械的強度や耐熱性等をさらに向上させるために、ポリカーボネート樹脂にフィラーが配合されることがある。ポリカーボネート樹脂等を補強する目的で用いられるフィラーとしては、鱗片状、繊維状、粉末状、ビーズ状等の形態を有するガラスフィラーが知られている。このようなガラスフィラーを構成するガラス組成物としては、Ｅガラスのような無アルカリ珪酸塩ガラス、Ｃガラスのような含アルカリ珪酸塩ガラス、通常の板ガラス等のガラス組成物が挙げられる。
【０００４】
しかし、ポリカーボネート樹脂に上記のガラス組成物からなるガラスフィラーを添加すると、得られたポリカーボネート樹脂組成物の性能が低下することがある。すなわち、ガラスフィラーとして上記のような組成物を用いた場合には、ポリカーボネート樹脂とガラスフィラーとで屈折率が異なるため、ポリカーボネート樹脂とガラスフィラーとの界面で光が散乱して、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性が低下する。
【０００５】
このような背景から、ポリカーボネート樹脂への配合に適したガラスフィラーが開発されてきた。
【０００６】
例えば、特許文献１には、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性を確保する目的で、屈折率ｎDがポリカーボネートの屈折率ｎD（約１．５８５）に近づくように組成が調整されたガラス繊維が開示されている。このガラス繊維の具体的な屈折率ｎDの範囲は、１．５７０〜１．６００である。このガラス繊維には、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏがそれぞれ３重量％以上含まれている（アルカリ金属酸化物の含有率は６重量％以上となる）。
【０００７】
特許文献２では、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性を確保するために、ガラス繊維の屈折率ｎdをポリカーボネートの屈折率ｎdの値に近づけることとともに、ガラス繊維のアッベ数νdをポリカーボネートのアッベ数νd（約３０）に近づけることが課題とされている。特許文献２には、屈折率ｎdが１．５７０〜１．６００であり、アッベ数νdが５０以下であるガラス繊維が開示されている。特許文献２に開示されているガラス組成物も、相当量のアルカリ金属酸化物を含んでいる（実施例におけるアルカリ金属酸化物の含有率は１６％以上）。
【０００８】
特許文献１又は２に開示されているガラス繊維をポリカーボネート樹脂に配合すると、ガラス繊維に含まれるアルカリイオンにより加水分解反応が促進され、ポリカーボネート樹脂の分子量が低下する。
【０００９】
特許文献３〜５には、アルカリ金属酸化物の含有率が２質量％以下に制限されたガラスフィラーが開示されている。特許文献３の実施例には屈折率ｎDが１．５８１〜１．５８５でありアッベ数νDが５８〜５９であるガラス繊維が、特許文献４の実施例には屈折率ｎdが１．５８１〜１．５９９でありアッベ数νdが５０〜５６であるガラス組成物が、特許文献５の実施例には屈折率ｎdが１．５８２〜１．５９６でありアッベ数νdが５２〜５７であるガラス組成物が、それぞれ記載されている。上記各実施例のアッベ数は、いずれも５０以上であり、ポリカーボネート樹脂のアッベ数（約３０）との相違がやや大きい。
【００１０】
特許文献４の比較例及び特許文献５の比較例には、５０未満のアッベ数を有するガラス組成物が開示されている。具体的には、特許文献４の比較例に記載のガラス組成物では、屈折率ｎdが１．６０７であり、アッベ数νdが４４である。また、特許文献５の比較例に記載のガラス組成物では、屈折率ｎdが１．６１２であり、アッベ数νdが４３である。上記各比較例の屈折率ｎdは、いずれも１．６００を超えており、ポリカーボネート樹脂の屈折率ｎd（約１．５８５）との相違が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５８−６０６４１号公報
【特許文献２】特開平５−２９４６７１号公報
【特許文献３】特開２００７−１５３７２９号公報
【特許文献４】国際公開第２００８／１５６０９０号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００８／１５６０９１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献３〜５に開示されているガラス組成物では、アルカリ金属酸化物の含有率が微量（２質量％以下）に抑えられている。従って、加水分解によるポリカーボネート樹脂の分子量の低下がポリカーボネート樹脂組成物の特性に大きな影響を及ぼすことはない。しかし、特許文献３〜５のいずれにおいても、屈折率及びアッベ数をともにポリカーボネート樹脂への配合に特に適した範囲（屈折率：１．５７５〜１．５９５程度、アッベ数４９以下程度）に制御することはできていない。
【００１３】
特許文献４及び５の実施例、比較例の特性を比較すると、アルカリ金属酸化物の含有率を低く抑えたガラス組成物では、屈折率を適切な範囲に調整するとアッベ数が高くなり、アッベ数を適切な範囲に調整すると、屈折率が高くなり過ぎることが理解できる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明は、アルカリ金属酸化物の含有率が低く制限され、かつ屈折率及びアッベ数をポリカーボネート樹脂への配合に特に適した範囲に調整できるガラス組成物の提供を目的とする。
【００１５】
本発明は、
質量％で表して、
４５≦ＳｉＯ2≦６５、
０．５≦Ｂ2Ｏ3＜２、
５≦Ａｌ2Ｏ3≦１５、
５≦ＣａＯ≦２５、
０．１≦ＭｇＯ≦１０、
７＜ＴｉＯ2≦１２、
０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２、
の成分を含有する、ガラス組成物、
を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のガラス組成物では、アルカリ金属酸化物の含有率が低く抑えられている。このため、本発明のガラス組成物は、ポリカーボネート樹脂に配合されてもポリカーボネート樹脂の加水分解反応は生じ難い。また、本発明によれば、ガラス組成物の屈折率及びアッベ数を、ポリカーボネート樹脂の屈折率及びアッベ数に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】鱗片状ガラスの一例の模式図
【図２】鱗片状ガラスの製造装置の一例の模式図
【図３】チョップストランドの製造装置の一例の模式図
【図４】チョップストランドの製造装置の一例の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
［ガラス組成物］
本実施形態のガラス組成物は、必須成分として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び酸化チタン（ＴｉＯ2）を含有する。また、ガラス組成物は、必要に応じて、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）及び酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）から選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。各成分の含有率は質量％で表して、
４５≦ＳｉＯ2≦６５、
０．５≦Ｂ2Ｏ3＜２、
５≦Ａｌ2Ｏ3≦１５、
５≦ＣａＯ≦２５、
０．１≦ＭｇＯ≦１０、
７＜ＴｉＯ2≦１２、
０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２、
に設定される。
【００２０】
ガラス組成物には、必要に応じてさらに酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）が含まれていてもよい。酸化ストロンチウムの含有率は２０質量％以下であることが好ましい。さらに、ガラス組成物には、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の成分が含まれていてもよい。
【００２１】
このガラス組成物を構成する各成分について、以下詳細に説明する。
【００２２】
（ＳｉＯ2）
二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）は、ガラスの骨格を形成する主成分である。本明細書において、主成分とは含有率が最も多い成分であることを意味する。二酸化ケイ素は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、耐水性を向上させる成分でもある。ガラス組成物における二酸化ケイ素の含有率が４５質量％以上であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透の少ないガラスを製造し易い（４５質量％未満ではΔＴ（「作業温度−失透温度」、詳細は後述）が０℃より小さくなり易く、屈折率ｎdが１．５９５より高くなり易い）。また、ガラスの耐水性及び耐酸性も向上する。他方、二酸化ケイ素の含有率が６５質量％以下であれば、ガラスの融点が低くなり、ガラスを均一に溶融し易くなる（６５質量％を超えると作業温度が１３００℃より高くなり易い）。
【００２３】
従って、二酸化ケイ素の含有率の下限は、４５質量％以上であり、４８質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、５２質量％以上が最も好ましい。一方、二酸化ケイ素の含有率の上限は、６５質量％以下であり、６０質量％以下が好ましく、５８質量％以下がより好ましい。二酸化ケイ素の含有率の範囲はこれら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には４５質量％以上６５質量％以下であり、４８質量％以上６０質量％以下であることが好ましい。
【００２４】
（Ｂ2Ｏ3）
三酸化二ホウ素（Ｂ2Ｏ3）は、ガラスの骨格を形成する成分である。また、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、さらには耐水性を向上させる成分でもある。ガラス組成物における三酸化二ホウ素の含有率が０．１質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる。さらには、このようなガラスであれば、アルカリイオンの溶出を抑制できるので、フィラーとしてポリカーボネート樹脂に配合してもポリカーボネート樹脂の分子量を低下させ難い。三酸化二ホウ素の含有率が２質量％未満であれば、ガラスを溶融する際に溶融窯や蓄熱窯の炉壁を浸食して窯の寿命を著しく低下させることがない（２質量％以上の場合は、ΔＴが０℃より小さくなり易くなることも考えられる）。
【００２５】
また、三酸化二ホウ素は、ガラス組成物の屈折率ｎdを低下させる作用を有する。ガラス組成物の屈折率ｎdを適切な範囲に調整する観点（特に、後述のように酸化チタン（ＴｉＯ2）の作用により、上昇しすぎた屈折率ｎdを低下させる観点）から、本実施形態では、三酸化二ホウ素の含有率が０．５質量％以上に設定されている。
【００２６】
以上から、三酸化二ホウ素の含有率の下限は、０．５質量％以上であり、０．６質量％以上が好ましい。一方、三酸化二ホウ素の含有率の上限は、２質量％未満であり、１．８質量％未満が好ましく、１．６質量％以下がより好ましく、１．５質量％以下であってもよい。この三酸化二ホウ素の含有率の範囲はこれら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には０．５質量％以上２質量％未満であり、０．５質量％以上１．８質量％未満であることが好ましい。
【００２７】
（Ａｌ2Ｏ3）
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、ガラスの骨格を形成する成分である。また、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、さらには耐水性を向上させる成分でもある。ガラス組成物における酸化アルミニウムの含有率が５質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる（５質量％未満の場合は、ΔＴが０℃より小さくなり易く、屈折率ｎdが１．５９５より高くなり易い）。さらには、このようなガラスであれば、アルカリイオンの溶出を抑制できるので、フィラーとしてポリカーボネート樹脂に配合してもポリカーボネート樹脂の分子量を低下させ難い。酸化アルミニウムの含有率が１５質量％以下であれば、ガラスの融点が低くなり、ガラスを均一に溶融し易くなる（１５質量％を超えると、作業温度が１３００℃より高くなり易い）。
【００２８】
従って、酸化アルミニウムの含有率の下限は、５質量％以上であり、８質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましい。一方、酸化アルミニウムの含有率の上限は、１５質量％以下であり、１４．５質量％以下が好ましい。酸化アルミニウムの含有率の範囲はこれら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には５質量％以上１５質量％以下であり、８質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
（ＣａＯ）
酸化カルシウム（ＣａＯ）は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。ガラス組成物における酸化カルシウムの含有率が５質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる。酸化カルシウムの含有率がガラス組成物中に２５質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制し易く、失透の少ないガラスを容易に製造できる（５質量％未満もしくは２５質量％を超えるとΔＴが０℃より小さくなり易い）。
【００３０】
従って、酸化カルシウムの含有率の下限は、５質量％以上であり、８質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましい。酸化カルシウムの含有率の上限は、２５質量％であり、２３質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１８質量％以下が最も好ましい。酸化カルシウムの含有率の範囲は、これら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には５質量％以上２５質量％以下であり、８質量％以上２３質量％以下であることが好ましい。
【００３１】
（ＭｇＯ）
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。ガラス組成物における酸化マグネシウムの含有率が０．１質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる。ガラス組成物における酸化マグネシウムの含有率が１０質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制し易く、失透の少ないガラスを容易に製造できる（０．１質量％未満もしくは１０質量％を超えるとΔＴが０℃より小さくなり易い）。
【００３２】
従って、酸化マグネシウムの含有率の下限は、０．１質量％以上であり、１質量％以上が好ましく、２質量％以上がより好ましい。酸化マグネシウムの含有率の上限は、１０質量％以下であり、９質量％未満が好ましく、８質量％未満がより好ましく、５質量％以下が最も好ましい。酸化マグネシウムの含有率の範囲は、これら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には０．１質量％以上１０質量％以下であり、１質量％以上９質量％未満であることが好ましい。
【００３３】
（ＴｉＯ2）
酸化チタン（ＴｉＯ2）は、ガラスの屈折率ｎd及びアッベ数νdを調整する成分である。また、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、さらには耐水性を向上させる成分でもある。ガラス組成物における酸化チタンの含有率が７質量％より大きければ、屈折率ｎd及びアッベ数νdの調整が容易になる（７質量％未満ではアッベ数νdが５０以上となり易い）。さらには、このようなガラスであれば、アルカリイオンの溶出を抑制できるので、フィラーとしてポリカーボネート樹脂に配合してもポリカーボネート樹脂の分子量を低下させ難い。他方、酸化チタンの含有率が１２質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制し易く、失透の少ないガラスを容易に製造できる（１２質量％を超えるとΔＴが０℃より小さくなり易い）。
【００３４】
従って、酸化チタンの含有率の下限は、７質量％より大きく、７．３質量％より大きいことが好ましく、７．７質量％以上がより好ましい。一方、酸化チタンの含有率の上限は、１２質量％以下であり、１０質量％以下が好ましく、９質量％以下がより好ましく、８質量％以下が最も好ましい。この酸化チタンの含有率の範囲はこれら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には７質量％より大きく１２質量％以下であり、７質量％より大きく１０質量％以下であることが好ましく、７質量％より大きく９質量％以下であることが特に好ましい。また、三酸化二ホウ素の含有率が０．５質量％以上１．８質量％未満でありかつ酸化チタンの含有率が７質量％より大きく１０質量％以下であることが好ましく、三酸化二ホウ素の含有率が０．５質量％以上１．８質量％未満でありかつ酸化チタンの含有率が７質量％より大きく９質量％以下であることがより好ましい。
【００３５】
（ＳｒＯ）
酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。酸化ストロンチウムは必須成分ではないが、ガラス組成物における含有率が２０質量％以下であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる。
【００３６】
従って、酸化ストロンチウムの含有率の上限は、２０質量％が好ましく、１５質量％以下がより好ましく、１２質量％以下がさらに好ましく、１０質量％以下が最も好ましい。酸化ストロンチウムの含有率の範囲は、具体的には０質量％以上２０質量％以下が好ましく、０質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。
【００３７】
（ＢａＯ）
酸化バリウム（ＢａＯ）は比重が大きく、ポリカーボネート樹脂に配合されるガラスフィラーとして使用した場合に、ポリカーボネート樹脂に対する分散性が悪くなる。さらに、酸化バリウム（ＢａＯ）は、その原料の取扱いに配慮を要するとともに、高価である。従って、酸化バリウムは実質的に含有されないことが好ましい。
【００３８】
（ＺｎＯ）
酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、揮発しやすいため、ガラスの溶融時に飛散する可能性がある。従って、酸化亜鉛は実質的に含有されないことが好ましい。これにより、ガラスの溶融時におけるガラスの組成変動が抑制される。
【００３９】
（Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）
アルカリ金属酸化物（Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）は、ガラス形成時の失透温度及び粘度を調整する成分である。
【００４０】
アルカリ金属酸化物は必須ではないが、酸化リチウム、酸化ナトリウム及び酸化カリウムの含有率の合計（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）が２質量％未満であれば、ガラス転移温度が高くなり、ガラスの耐熱性が向上する。その上、失透温度に対して作業温度が高くなり、失透の少ないガラスを容易に製造できる。さらには、このようなガラスであれば、アルカリイオンの溶出を抑制できるので、フィラーとして配合してもポリカーボネート樹脂の分子量を低下させ難い。
【００４１】
従って、酸化リチウム、酸化ナトリウム及び酸化カリウムの含有率の合計（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）の上限は２質量％未満であることが好ましく、１．５質量％以下が好ましく、１質量％未満がより好ましく、０．８質量％以下が最も好ましい。
【００４２】
（ＺｒＯ2）
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）は、一般的にはガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であるが、本実施形態のガラス組成物においては失透温度の上昇をまねき、ガラスの融点を高くする。これを考慮すると、酸化ジルコニウムの含有率の範囲は、０質量％以上１質量％以下であることが好ましい。また、酸化ジルコニウムは実質的に含有されないことがより好ましい。
【００４３】
（Ｆｅ）
通常、ガラス中に含まれる鉄（Ｆｅ）は、Ｆｅ3+又はＦｅ2+の状態で存在する。Ｆｅ3+はガラスの紫外線吸収特性を向上させる成分であり、Ｆｅ2+はガラスの熱線吸収特性を向上させる成分である。鉄は、意図的に含ませなくとも、他の工業用原料から不可避的にガラス組成物に混入する場合がある。鉄の含有率が少なければ、ガラスの着色を抑制できる。このようなガラスをフィラーとして用いると、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性が損なわれ難い。
【００４４】
従って、鉄の含有率は少ない方が好ましく、三二酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）に換算して０．５質量％以下が好ましく、０．１質量％以下がより好ましく、実質的に含有されないことがさらに好ましい。
【００４５】
（ＳＯ3）
三酸化硫黄（ＳＯ3）は必須成分ではないが、清澄剤として使用してもよい。硫酸塩の原料を使用すると、ガラス組成物中に三酸化硫黄が０．５質量％以下の量で含まれることがある。
【００４６】
（Ｆ）
フッ素（Ｆ）は、揮発し易いため、ガラスの溶融時に飛散し、ガラスの溶融時におけるガラスの組成変動の原因となる可能性があるとともに、ガラス中の含有率を管理し難いという問題もある。また、フッ素は、その原料の取扱いに配慮を要するとともに、高価である。従って、フッ素は実質的に含有されないことが好ましい。また、酸化亜鉛及びフッ素が実質的に含有されないことがより好ましく、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化亜鉛及びフッ素が実質的に含有されないことが特に好ましい。
【００４７】
ここで、実質的に含有されないとは、例えば工業用原料から不可避的に混入される場合を除き、意図的に含ませないことを意味する。具体的には、含有率がガラス組成物中に０．１質量％未満であることをいう。この含有率は好ましくは０．０５質量％未満であり、より好ましくは０．０３質量％未満であり、さらに好ましくは０．０１質量％未満である。
【００４８】
［ガラス組成物の物性］
次に、ガラス組成物の物性について説明する。
【００４９】
（溶融特性）
溶融ガラスの粘度が１０００ｄＰａ・ｓｅｃ（１０００ｐｏｉｓｅ）のときの温度は、当該ガラスの作業温度と呼ばれ、ガラスの成形に最も適した温度である。鱗片状ガラスやガラス繊維を製造する場合、ガラスの作業温度が１１００℃以上であれば、鱗片状ガラスの厚みやガラス繊維径のばらつきを小さくできる。他方、作業温度が１３００℃以下であれば、ガラスを溶融する際の燃料費を低減できる。また、ガラス製造装置が熱による腐食を受け難くなり、装置寿命が延びる。
【００５０】
従って、作業温度の下限は、１１００℃以上が好ましく、１１５０℃以上がより好ましい。作業温度の上限は、１３００℃以下が好ましく、１２８０℃以下がより好ましく、１２６０℃以下がさらに好ましい。作業温度の範囲は、これら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれる。例えば、作業温度は１１００〜１３００℃が好ましく、１１００〜１２８０℃がより好ましく、１１００〜１２６０℃がさらに好ましい。
【００５１】
また、作業温度から失透温度を差し引いた温度差ΔＴが大きくなるほど、ガラス成形時に失透が生じ難くなり、均質なガラスを高い歩留りで製造できる。従って、ΔＴは０℃以上が好ましく、１０℃以上がより好ましく、２０℃以上がさらに好ましい。一方、ΔＴを１５０℃未満とすると、ガラス組成の調整が容易となる。従って、ΔＴは１２０℃以下がより好ましく、１００℃以下がさらに好ましい。例えば、ΔＴは０〜１５０℃が好ましく、０〜１２０℃がより好ましい。
【００５２】
なお、失透とは、溶融ガラス素地中に生成して成長した結晶により、白濁を生じることをいう。このような溶融ガラス素地から製造されたガラス中には、結晶化した塊が存在することがあるので、ポリカーボネート樹脂用のフィラーとしては好ましくない。
【００５３】
（光学特性）
ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂の屈折率が等しければ、ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂の界面における光の散乱がないため、ポリカーボネート樹脂の透明性を維持できる。このため、ガラス組成物の屈折率は、ポリカーボネート樹脂の屈折率に近いことが好ましい。黄色ヘリウムｄ線（光の波長５８７．６ｎｍ）で測定したポリカーボネート樹脂の屈折率ｎdは、通常１．５８５程度である。従って、ガラス組成物の屈折率ｎdは、１．５７５〜１．５９５が好ましく、１．５８０〜１．５９０がより好ましく、１．５８２〜１．５８８がさらに好ましく、１．５８３〜１．５８７が最も好ましい。ガラス組成物とポリカーボネート樹脂の屈折率ｎdの差は、０．０１０以下が好ましく、０．００５以下がより好ましく、０．００３以下がさらに好ましく、０．００２以下が最も好ましい。
【００５４】
また、黄色ナトリウムＤ線（光の波長５８９．３ｎｍ）で測定したポリカーボネート樹脂の屈折率ｎDは、通常１．５８５程度である。従って、ガラスフィラーの屈折率ｎDは、１．５７５〜１．５９５が好ましく、１．５８０〜１．５９０がより好ましく、１．５８２〜１．５８８がさらに好ましく、１．５８３〜１．５８７が最も好ましい。ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂の屈折率ｎDの差は、０．０１０以下が好ましく、０．００５以下がより好ましく、０．００３以下がさらに好ましく、０．００２以下が最も好ましい。
【００５５】
アッベ数νdは、ガラス等の透明体の分散の程度を表す量であり、分散率の逆数である。ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂のアッベ数νdが近ければ、ガラスフィラーをポリカーボネート樹脂に配合してポリカーボネート樹脂組成物を構成したときに、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性を維持できる。このため、ガラス組成物のアッベ数νdは、ポリカーボネート樹脂のアッベ数νdに近いことが好ましい。ポリカーボネート樹脂のアッベ数νdは、通常３０程度である。従って、ガラス組成物のアッベ数νdは、４９以下が好ましい。アッベ数νdの下限は、４０程度が好ましいが、実用的には４５以上であってもよい。よって、アッベ数νdは、４０〜４９が好ましく、例えば４５〜４９である。
【００５６】
特に、アルカリ金属酸化物の含有率の合計の上限を制限しながらガラス組成物の屈折率ｎd及びアッベ数νdの両方をポリカーボネート樹脂の屈折率ｎd及びアッベ数νdに近づけることは容易ではない。アルカリ金属酸化物の含有率が低く抑えられたガラス組成物では、基本的に屈折率ｎdとアッベ数νdとはいわゆるトレードオフの関係にあるためである。しかし、本実施形態のガラス組成物によれば、ガラス組成物の屈折率ｎd及びアッベ数νdとを共にポリカーボネート樹脂への配合に好ましい範囲に調整することが可能である。
【００５７】
具体的には、屈折率ｎdが１．５７５〜１．５９５であり、アッベ数νdが４５〜４９であるガラス組成物、さらには屈折率ｎdが１．５８５〜１．５９２であり、アッベ数νdが４７〜４９であるガラス組成物を提供することができる。
【００５８】
［ガラスフィラー］
本実施形態のガラス組成物からなるガラスフィラーは、ポリカーボネート樹脂に配合するためのポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーとしての使用に適している。ガラス組成物は、例えば、鱗片状ガラス、チョップドストランド、ミルドファイバー、ガラス粉末、ガラスビーズ等の所定形態に成形され、ガラスフィラーとして用いられる。
【００５９】
図１（ａ）は、鱗片状ガラスを模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）はその鱗片状ガラスを示す平面図である。鱗片状ガラス１０は、例えば平均厚さｔが０．１〜１５μｍ、平均粒子径ａが０．２〜１５０００μｍ、アスペクト比（平均粒子径ａ／平均厚さｔ）が２〜１０００の薄片状粒子である。なお、図１（ｂ）中のＳは、鱗片状ガラス１０を平面視したときの面積である。
【００６０】
ここで、鱗片状ガラスの平均厚さとは、少なくとも１００枚の鱗片状ガラスを抜き取り、それらの鱗片状ガラスについて走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて厚さを測定し、その厚さの合計を、測定した鱗片状ガラスの枚数で割った値を意味する。鱗片状ガラスの平均粒子径とは、レーザ回折散乱法に基づいて測定された粒度分布において、累積体積百分率が５０％に相当する粒子径（Ｄ５０）を意味する。
【００６１】
鱗片状ガラス１０は、例えば図２に示した製造装置を用いて製造できる。図２に示すように、耐火窯槽１２で溶融されたガラス組成を有するガラス素地１１が、ブローノズル１３に送り込まれたガスにより風船状に膨らみ、中空状ガラス膜１４となる。この中空状ガラス膜１４を一対の押圧ロール１５で粉砕することにより、鱗片状ガラス１０が得られる。
【００６２】
チョップドストランドは、繊維径１〜５０μｍ、アスペクト比（繊維長／繊維径）２〜１０００の寸法を有するガラス繊維である。チョップドストランドは、例えば図３及び図４に示した装置を用いて製造できる。
【００６３】
図３に示すように、耐火窯槽（図示省略）内で溶融されたガラス素地が、底部に多数（例えば２４００本）のノズルを有するブッシング２０から引き出されて、多数のガラスフィラメント２１が形成される。ガラスフィラメント２１には、冷却水を吹きかけられ、その後、バインダアプリケータ２２の塗布ローラ２３によりバインダ（集束剤）２４が塗布される。バインダ２４が塗布された多数のガラスフィラメント２１は、補強パッド２５により、各々が例えば８００本程度のガラスフィラメント２１からなる３本のストランド２６として集束される。各ストランド２６は、トラバースフィンガ２７で綾振りされつつコレット２８に嵌められた円筒チューブ２９に巻き取られる。そして、ストランド２６が巻き取られた円筒チューブ２９をコレット２８から外して、ケーキ（ストランド巻体）３０が得られる。
【００６４】
次に、図４に示すように、クリル３１にケーキ３０を収容し、そのケーキ３０からストランド２６を引き出して、集束ガイド３２によりストランド束３３として束ねる。このストランド束３３に、噴霧装置３４より水又は処理液を噴霧する。さらに、このストランド束３３を切断装置３５の回転刃３６で切断して、チョップドストランド３７が得られる。
【００６５】
ミルドファイバーは、繊維径１〜５０μｍ、アスペクト比（繊維長／繊維径）２〜５００の寸法を有するガラス繊維である。ミルドファイバーの製造方法は、ここでは説明を省略するが、公知の方法に従えばよい。
【００６６】
ガラス粉末は、１〜５００μｍの平均粒子径を有するものが、ガラスフィラーとしての使用には好ましい。ここで、平均粒子径は、ガラス粉末粒子と同じ体積を有する球体の直径として定義するものとする。このようなガラス粉末は、公知の方法に従って製造できる。
【００６７】
ガラスビーズは、１〜５００μｍの粒子径を有するものが、ガラスフィラーとしての使用には好ましい。ここで、粒子径は、ガラスビーズ粒子と同じ体積を有する球体の直径として定義するものとする。このようなガラスビーズは、公知の方法に従って製造できる。
【００６８】
［ポリカーボネート樹脂組成物］
ガラス組成物から形成されるガラスフィラーはポリカーボネート樹脂に配合されることにより、ポリカーボネート樹脂組成物を構成する。ポリカーボネート樹脂組成物中におけるガラスフィラーの含有率は目的に応じて適宜設定されるが、例えば１０〜５０質量％が好ましい。ガラス組成物から形成されるガラスフィラーは、ポリカーボネート樹脂との屈折率の差が小さく、アルカリ成分の溶出が少なく、化学的耐久性に優れている。従って、得られるポリカーボネート樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂と同等の透明性と、ポリカーボネート樹脂よりも優れた機械的強度及び耐熱性を兼ね備えている。
【００６９】
ポリカーボネート樹脂組成物は、公知の方法に従って製造できる。具体的には、混合機等を用いて加熱しながらポリカーボネート樹脂とガラスフィラーを溶融混練すればよい。ポリカーボネート樹脂としては、公知のものを使用できる。ガラスフィラーの形態としては、１種類に限らず、複数種類のものを組み合わせて配合してもよい。また、ポリカーボネート樹脂組成物の性能を向上させる目的で、必要に応じて各種カップリング剤や添加剤を配合してもよい。溶融混練の温度は、ポリカーボネート樹脂の耐熱温度以下であることが好ましい。
【００７０】
このようなポリカーボネート樹脂組成物を成形して成形体とすることにより、電気機器の筐体、自動車部品、建築材料等に好適に使用できる。成形は公知の方法に従って行えばよく、押出成形法、射出成形法、プレス成形法、カレンダー成形によるシート成形法等が採用される。なお、成形時の加熱温度は、ポリカーボネート樹脂の耐熱温度以下であることが好ましい。
【００７１】
以下、実施例及び比較例を挙げて、実施形態をさらに具体的に説明する。
【００７２】
（実施例１〜９及び比較例１〜３）
表１〜表２に示した組成となるように、珪砂等の通常のガラス原料を調合し、実施例及び比較例毎にガラス原料のバッチを作製した。電気炉を用いて、各バッチを１４００〜１６００℃まで加熱して溶融させ、組成が均一になるまで約４時間そのまま維持した。その後、溶融したガラス（ガラス溶融物）を鉄板上に流し出し、電気炉中で室温まで徐冷してガラス組成物（バルク：板状物）を得た。
【００７３】
また、ガラス組成物について、通常の白金球引き上げ法により粘度と温度との関係を調べ、その結果から作業温度を求めた。ここで、白金球引き上げ法とは、溶融ガラス中に浸した白金球を等速運動で引き上げる際の負荷加重（抵抗）と白金球にはたらく重力及び浮力等との関係を、微小の粒子が流体中を沈降する際の粘度と落下速度との関係を示したストークス（Ｓｔｏｋｅｓ）の法則にあてはめることにより、粘度を測定する方法である。
【００７４】
さらに、ガラス組成物を粒子径１．０〜２．８ｍｍの大きさに粉砕し、白金ボートに入れ、温度勾配（８００〜１４００℃）のついた電気炉にて２時間加熱し、結晶の出現位置に対応する電気炉の最高温度から失透温度を求めた。ここで、粒子径は、ふるい分け法により測定された値である。なお、電気炉内の場所に応じて異なる温度（電気炉内の温度分布）は、予め測定されており、電気炉内の所定の場所に置かれたガラスは、予め測定された、当該所定の場所の温度で加熱される。ΔＴは作業温度から失透温度を差し引いた温度差である。
【００７５】
ガラス組成物の屈折率としては、プルフリッヒ屈折率計を用いて、黄色ヘリウムｄ線（光の波長５８７．６ｎｍ）の屈折率ｎdを求めた。
【００７６】
ガラス組成物のアッベ数νdは、ガラス組成物の屈折率ｎdを用いて下記式（１）により求めた。
【００７７】
νd＝（ｎd−１）／（ｎF−ｎC） （式１）
ここで、ｎdはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）の屈折率であり、ｎFはＦ線（波長４８６．１ｎｍ）の屈折率であり、ｎCはＣ線（波長６５６．３ｎｍ）の屈折率である。
【００７８】
これらの測定結果を表１〜表２に示す。なお、表中のガラス組成の値は、すべて質量％で表した値である（例えば、表１は、実施例１のガラス組成物におけるＴｉＯ2の含有率が７．８０質量％であることを示す）。
【００７９】
【表１】
【００８０】
【表２】
【００８１】
実施例１〜９で得られたガラス組成物の作業温度は、１２４７〜１２７５℃であった。従って、これらのガラス組成物はガラスフィラーの成形に好適である。実施例１〜９で得られたガラス組成物のΔＴ（作業温度−失透温度）は、１３〜６１℃であった。従って、これらのガラス組成物は、ガラスフィラーの製造工程において失透を生じ難い。実施例１〜９で得られたガラス組成物の屈折率ｎdは１．５８７〜１．５９２であった。実施例１〜９で得られたガラス組成物のアッベ数νdは４８〜４９であった。
【００８２】
以上のことから、実施例１〜９で得られたガラス組成物は、フィラーとしてポリカーボネート樹脂に配合する場合に適した屈折率ｎd及びアッベ数νdとともに、ガラスフィラーの成形に適した溶融特性を有することが分かる。
【００８３】
他方、比較例１で得られたガラス組成物は、従来の板ガラスの組成を有し、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びアルカリ金属の含有率が本発明において規定される組成範囲より外にあった。そのため、比較例１で得られたガラス組成物の屈折率ｎdは１．５１７であり、実施例１〜９における屈折率ｎdに比べて低かった。また、アッベ数νdは５９であり、実施例１〜９のものに比べて高かった。
【００８４】
比較例２で得られたガラス組成物は、従来のＣガラスの組成を有し、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びアルカリ金属の含有率が本発明において規定される組成範囲より外にあった。そのため、比較例２で得られたガラス組成物の屈折率ｎdは１．５２３であり、実施例１〜９で得られたガラス組成物の屈折率ｎdに比べて低かった。また、アッベ数νdは６０であり、実施例１〜９のものに比べて高かった。
【００８５】
比較例３で得られたガラス組成物は、従来のＥガラスの組成を有し、Ｂ2Ｏ3及びＴｉＯ2の含有率が本発明において規定される組成範囲より外にあった。そのため、比較例３で得られたガラス組成物の屈折率ｎdは１．５６１であり、実施例１〜９で得られたガラス組成物の屈折率ｎdに比べて低かった。また、アッベ数νdは５９であり、実施例１〜９のものに比べて高かった。
【００８６】
（実施例１０〜１８）
実施例１０〜１８では、それぞれ実施例１〜９で得られたガラス組成物（バルク）を用いて鱗片状ガラスを作製した（実施例１０は実施例１に、実施例１１は実施例２に・・・実施例１８は実施例９に、それぞれ対応する）。すなわち、ガラス組成物（バルク）を電気炉で再溶融した後、冷却しながらペレットに成形した。このペレットを図２に示す製造装置に投入し、平均厚さが０．５〜１μｍである鱗片状ガラスを作製した。鱗片状ガラスの平均厚さは、電子顕微鏡（株式会社キーエンス社製、リアルサーフェスビュー顕微鏡、ＶＥ−７８００）を用い、１００粒の鱗片状ガラスに対して鱗片状ガラスの断面から厚さを測定し、それらを平均することにより求めた。上述の方法により製造した鱗片状ガラスのアスペクト比は２〜１０００の範囲にあるため、平均粒子径は１〜１０００μｍの範囲にあると考えられる。
【００８７】
実施例１０〜１８で得られた鱗片状ガラスの屈折率ｎDを測定した。鱗片状ガラスの屈折率としては、浸液法により、黄色ナトリウムＤ線（光の波長５８９．３ｎｍ）の屈折率ｎDを求めた。この結果を表３に示す。
【００８８】
これらの鱗片状ガラス（ガラスフィラー）を各々ポリカーボネート樹脂に配合し、ポリカーボネート樹脂組成物を作製したところ、鱗片状ガラスの分散性が良く、良好なポリカーボネート樹脂組成物が得られた。ポリカーボネート樹脂組成物中における鱗片状ガラスの含有率は３０質量％とした。
【００８９】
【表３】
【００９０】
表３に示した結果より、実施例１０〜１８の屈折率（ｎD）は１．５８１〜１．５８９の範囲であり、ポリカーボネート樹脂の屈折率（ｎD：１．５８５）に近い値を示した。
【００９１】
（実施例１９〜２７）
実施例１９〜２７では、それぞれ実施例１〜９で得られたガラス組成物（バルク）を用いて、ガラスフィラーとして用いることのできるチョップドストランドを作製した。すなわち、ガラス組成物（バルク）を電気炉で再溶融した後、冷却しながらペレットに成形した。このガラスペレットを図３及び図４に示す製造装置に投入して、平均繊維径が１０〜２０μｍ、長さが３ｍｍであるチョップドストランドを作製した。
【００９２】
これらのチョップドストランドを、各々ポリカーボネート樹脂に配合し、ポリカーボネート樹脂組成物を作製したところ、チョップドストランドの分散性が良く、良好なポリカーボネート樹脂組成物が得られた。ポリカーボネート樹脂組成物中におけるチョップドストランドの含有率は３０質量％とした。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明のガラス組成物をポリカーボネート樹脂に配合すれば、電気機器の筐体、自動車部品、建築材料等に好適に使用できるポリカーボネート樹脂組成物を構成できる。
【符号の説明】
【００９４】
１０ 鱗片状ガラス
１１ ガラス素地
１２ 耐火窯槽
１３ ブローノズル
１４ 中空状ガラス膜
１５ 押圧ロール
２０ ブッシング
２１ ガラスフィラメント
２２ バインダアプリケータ
２３ 塗布ローラ
２４ バインダ
２５ 補強パッド
２６ ストランド
２７ トラバースフィンガ
２８ コレット
２９ 円筒チューブ
３０ ケーキ
３１ クリル
３２ 集束ガイド
３３ ストランド束
３４ 噴霧装置
３５ 切断装置
３６ 回転刃
３７ チョップドストランド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス組成物に関し、特にポリカーボネート樹脂に配合するガラスフィラーとして好適に用いられ得るガラス組成物に関する。また、本発明は、当該ガラス組成物を用いたポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー及びポリカーボネート樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリカーボネート樹脂は、ビスフェノールＡ〔２，２−ビス（４´−ヒドロキシフェニル）プロパン〕と、ホスゲン又は炭酸エステルとの共重合により量産されているポリ炭酸エステルである。ポリカーボネート樹脂は、他の樹脂材料に比較して、機械的強度、耐衝撃性、耐熱性及び透明性が優れており、エンジニアリングプラスチックとして電気機器の筐体、自動車部品、建築材料等に用いられている。
【０００３】
ポリカーボネート樹脂の機械的強度や耐熱性等をさらに向上させるために、ポリカーボネート樹脂にフィラーが配合されることがある。ポリカーボネート樹脂等を補強する目的で用いられるフィラーとしては、鱗片状、繊維状、粉末状、ビーズ状等の形態を有するガラスフィラーが知られている。このようなガラスフィラーを構成するガラス組成物としては、Ｅガラスのような無アルカリ珪酸塩ガラス、Ｃガラスのような含アルカリ珪酸塩ガラス、通常の板ガラス等のガラス組成物が挙げられる。
【０００４】
しかし、ポリカーボネート樹脂に上記のガラス組成物からなるガラスフィラーを添加すると、得られたポリカーボネート樹脂組成物の性能が低下することがある。すなわち、ガラスフィラーとして上記のような組成物を用いた場合には、ポリカーボネート樹脂とガラスフィラーとで屈折率が異なるため、ポリカーボネート樹脂とガラスフィラーとの界面で光が散乱して、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性が低下する。
【０００５】
このような背景から、ポリカーボネート樹脂への配合に適したガラスフィラーが開発されてきた。
【０００６】
例えば、特許文献１には、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性を確保する目的で、屈折率ｎDがポリカーボネートの屈折率ｎD（約１．５８５）に近づくように組成が調整されたガラス繊維が開示されている。このガラス繊維の具体的な屈折率ｎDの範囲は、１．５７０〜１．６００である。このガラス繊維には、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏがそれぞれ３重量％以上含まれている（アルカリ金属酸化物の含有率は６重量％以上となる）。
【０００７】
特許文献２では、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性を確保するために、ガラス繊維の屈折率ｎdをポリカーボネートの屈折率ｎdの値に近づけることとともに、ガラス繊維のアッベ数νdをポリカーボネートのアッベ数νd（約３０）に近づけることが課題とされている。特許文献２には、屈折率ｎdが１．５７０〜１．６００であり、アッベ数νdが５０以下であるガラス繊維が開示されている。特許文献２に開示されているガラス組成物も、相当量のアルカリ金属酸化物を含んでいる（実施例におけるアルカリ金属酸化物の含有率は１６％以上）。
【０００８】
特許文献１又は２に開示されているガラス繊維をポリカーボネート樹脂に配合すると、ガラス繊維に含まれるアルカリイオンにより加水分解反応が促進され、ポリカーボネート樹脂の分子量が低下する。
【０００９】
特許文献３〜５には、アルカリ金属酸化物の含有率が２質量％以下に制限されたガラスフィラーが開示されている。特許文献３の実施例には屈折率ｎDが１．５８１〜１．５８５でありアッベ数νDが５８〜５９であるガラス繊維が、特許文献４の実施例には屈折率ｎdが１．５８１〜１．５９９でありアッベ数νdが５０〜５６であるガラス組成物が、特許文献５の実施例には屈折率ｎdが１．５８２〜１．５９６でありアッベ数νdが５２〜５７であるガラス組成物が、それぞれ記載されている。上記各実施例のアッベ数は、いずれも５０以上であり、ポリカーボネート樹脂のアッベ数（約３０）との相違がやや大きい。
【００１０】
特許文献４の比較例及び特許文献５の比較例には、５０未満のアッベ数を有するガラス組成物が開示されている。具体的には、特許文献４の比較例に記載のガラス組成物では、屈折率ｎdが１．６０７であり、アッベ数νdが４４である。また、特許文献５の比較例に記載のガラス組成物では、屈折率ｎdが１．６１２であり、アッベ数νdが４３である。上記各比較例の屈折率ｎdは、いずれも１．６００を超えており、ポリカーボネート樹脂の屈折率ｎd（約１．５８５）との相違が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５８−６０６４１号公報
【特許文献２】特開平５−２９４６７１号公報
【特許文献３】特開２００７−１５３７２９号公報
【特許文献４】国際公開第２００８／１５６０９０号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００８／１５６０９１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献３〜５に開示されているガラス組成物では、アルカリ金属酸化物の含有率が微量（２質量％以下）に抑えられている。従って、加水分解によるポリカーボネート樹脂の分子量の低下がポリカーボネート樹脂組成物の特性に大きな影響を及ぼすことはない。しかし、特許文献３〜５のいずれにおいても、屈折率及びアッベ数をともにポリカーボネート樹脂への配合に特に適した範囲（屈折率：１．５７５〜１．５９５程度、アッベ数４９以下程度）に制御することはできていない。
【００１３】
特許文献４及び５の実施例、比較例の特性を比較すると、アルカリ金属酸化物の含有率を低く抑えたガラス組成物では、屈折率を適切な範囲に調整するとアッベ数が高くなり、アッベ数を適切な範囲に調整すると、屈折率が高くなり過ぎることが理解できる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明は、アルカリ金属酸化物の含有率が低く制限され、かつ屈折率及びアッベ数をポリカーボネート樹脂への配合に特に適した範囲に調整できるガラス組成物の提供を目的とする。
【００１５】
本発明は、
質量％で表して、
４５≦ＳｉＯ2≦６５、
０．５≦Ｂ2Ｏ3＜２、
５≦Ａｌ2Ｏ3≦１５、
５≦ＣａＯ≦２５、
０．１≦ＭｇＯ≦１０、
７＜ＴｉＯ2≦１２、
０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２、
の成分を含有する、ガラス組成物、
を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のガラス組成物では、アルカリ金属酸化物の含有率が低く抑えられている。このため、本発明のガラス組成物は、ポリカーボネート樹脂に配合されてもポリカーボネート樹脂の加水分解反応は生じ難い。また、本発明によれば、ガラス組成物の屈折率及びアッベ数を、ポリカーボネート樹脂の屈折率及びアッベ数に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】鱗片状ガラスの一例の模式図
【図２】鱗片状ガラスの製造装置の一例の模式図
【図３】チョップストランドの製造装置の一例の模式図
【図４】チョップストランドの製造装置の一例の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
［ガラス組成物］
本実施形態のガラス組成物は、必須成分として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び酸化チタン（ＴｉＯ2）を含有する。また、ガラス組成物は、必要に応じて、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）及び酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）から選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。各成分の含有率は質量％で表して、
４５≦ＳｉＯ2≦６５、
０．５≦Ｂ2Ｏ3＜２、
５≦Ａｌ2Ｏ3≦１５、
５≦ＣａＯ≦２５、
０．１≦ＭｇＯ≦１０、
７＜ＴｉＯ2≦１２、
０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２、
に設定される。
【００２０】
ガラス組成物には、必要に応じてさらに酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）が含まれていてもよい。酸化ストロンチウムの含有率は２０質量％以下であることが好ましい。さらに、ガラス組成物には、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の成分が含まれていてもよい。
【００２１】
このガラス組成物を構成する各成分について、以下詳細に説明する。
【００２２】
（ＳｉＯ2）
二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）は、ガラスの骨格を形成する主成分である。本明細書において、主成分とは含有率が最も多い成分であることを意味する。二酸化ケイ素は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、耐水性を向上させる成分でもある。ガラス組成物における二酸化ケイ素の含有率が４５質量％以上であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透の少ないガラスを製造し易い（４５質量％未満ではΔＴ（「作業温度−失透温度」、詳細は後述）が０℃より小さくなり易く、屈折率ｎdが１．５９５より高くなり易い）。また、ガラスの耐水性及び耐酸性も向上する。他方、二酸化ケイ素の含有率が６５質量％以下であれば、ガラスの融点が低くなり、ガラスを均一に溶融し易くなる（６５質量％を超えると作業温度が１３００℃より高くなり易い）。
【００２３】
従って、二酸化ケイ素の含有率の下限は、４５質量％以上であり、４８質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、５２質量％以上が最も好ましい。一方、二酸化ケイ素の含有率の上限は、６５質量％以下であり、６０質量％以下が好ましく、５８質量％以下がより好ましい。二酸化ケイ素の含有率の範囲はこれら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には４５質量％以上６５質量％以下であり、４８質量％以上６０質量％以下であることが好ましい。
【００２４】
（Ｂ2Ｏ3）
三酸化二ホウ素（Ｂ2Ｏ3）は、ガラスの骨格を形成する成分である。また、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、さらには耐水性を向上させる成分でもある。ガラス組成物における三酸化二ホウ素の含有率が０．１質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる。さらには、このようなガラスであれば、アルカリイオンの溶出を抑制できるので、フィラーとしてポリカーボネート樹脂に配合してもポリカーボネート樹脂の分子量を低下させ難い。三酸化二ホウ素の含有率が２質量％未満であれば、ガラスを溶融する際に溶融窯や蓄熱窯の炉壁を浸食して窯の寿命を著しく低下させることがない（２質量％以上の場合は、ΔＴが０℃より小さくなり易くなることも考えられる）。
【００２５】
また、三酸化二ホウ素は、ガラス組成物の屈折率ｎdを低下させる作用を有する。ガラス組成物の屈折率ｎdを適切な範囲に調整する観点（特に、後述のように酸化チタン（ＴｉＯ2）の作用により、上昇しすぎた屈折率ｎdを低下させる観点）から、本実施形態では、三酸化二ホウ素の含有率が０．５質量％以上に設定されている。
【００２６】
以上から、三酸化二ホウ素の含有率の下限は、０．５質量％以上であり、０．６質量％以上が好ましい。一方、三酸化二ホウ素の含有率の上限は、２質量％未満であり、１．８質量％未満が好ましく、１．６質量％以下がより好ましく、１．５質量％以下であってもよい。この三酸化二ホウ素の含有率の範囲はこれら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には０．５質量％以上２質量％未満であり、０．５質量％以上１．８質量％未満であることが好ましい。
【００２７】
（Ａｌ2Ｏ3）
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は、ガラスの骨格を形成する成分である。また、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、さらには耐水性を向上させる成分でもある。ガラス組成物における酸化アルミニウムの含有率が５質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる（５質量％未満の場合は、ΔＴが０℃より小さくなり易く、屈折率ｎdが１．５９５より高くなり易い）。さらには、このようなガラスであれば、アルカリイオンの溶出を抑制できるので、フィラーとしてポリカーボネート樹脂に配合してもポリカーボネート樹脂の分子量を低下させ難い。酸化アルミニウムの含有率が１５質量％以下であれば、ガラスの融点が低くなり、ガラスを均一に溶融し易くなる（１５質量％を超えると、作業温度が１３００℃より高くなり易い）。
【００２８】
従って、酸化アルミニウムの含有率の下限は、５質量％以上であり、８質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましい。一方、酸化アルミニウムの含有率の上限は、１５質量％以下であり、１４．５質量％以下が好ましい。酸化アルミニウムの含有率の範囲はこれら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には５質量％以上１５質量％以下であり、８質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
（ＣａＯ）
酸化カルシウム（ＣａＯ）は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。ガラス組成物における酸化カルシウムの含有率が５質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる。酸化カルシウムの含有率がガラス組成物中に２５質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制し易く、失透の少ないガラスを容易に製造できる（５質量％未満もしくは２５質量％を超えるとΔＴが０℃より小さくなり易い）。
【００３０】
従って、酸化カルシウムの含有率の下限は、５質量％以上であり、８質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましい。酸化カルシウムの含有率の上限は、２５質量％であり、２３質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１８質量％以下が最も好ましい。酸化カルシウムの含有率の範囲は、これら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には５質量％以上２５質量％以下であり、８質量％以上２３質量％以下であることが好ましい。
【００３１】
（ＭｇＯ）
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。ガラス組成物における酸化マグネシウムの含有率が０．１質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる。ガラス組成物における酸化マグネシウムの含有率が１０質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制し易く、失透の少ないガラスを容易に製造できる（０．１質量％未満もしくは１０質量％を超えるとΔＴが０℃より小さくなり易い）。
【００３２】
従って、酸化マグネシウムの含有率の下限は、０．１質量％以上であり、１質量％以上が好ましく、２質量％以上がより好ましい。酸化マグネシウムの含有率の上限は、１０質量％以下であり、９質量％未満が好ましく、８質量％未満がより好ましく、５質量％以下が最も好ましい。酸化マグネシウムの含有率の範囲は、これら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には０．１質量％以上１０質量％以下であり、１質量％以上９質量％未満であることが好ましい。
【００３３】
（ＴｉＯ2）
酸化チタン（ＴｉＯ2）は、ガラスの屈折率ｎd及びアッベ数νdを調整する成分である。また、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、さらには耐水性を向上させる成分でもある。ガラス組成物における酸化チタンの含有率が７質量％より大きければ、屈折率ｎd及びアッベ数νdの調整が容易になる（７質量％未満ではアッベ数νdが５０以上となり易い）。さらには、このようなガラスであれば、アルカリイオンの溶出を抑制できるので、フィラーとしてポリカーボネート樹脂に配合してもポリカーボネート樹脂の分子量を低下させ難い。他方、酸化チタンの含有率が１２質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制し易く、失透の少ないガラスを容易に製造できる（１２質量％を超えるとΔＴが０℃より小さくなり易い）。
【００３４】
従って、酸化チタンの含有率の下限は、７質量％より大きく、７．３質量％より大きいことが好ましく、７．７質量％以上がより好ましい。一方、酸化チタンの含有率の上限は、１２質量％以下であり、１０質量％以下が好ましく、９質量％以下がより好ましく、８質量％以下が最も好ましい。この酸化チタンの含有率の範囲はこれら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれるが、具体的には７質量％より大きく１２質量％以下であり、７質量％より大きく１０質量％以下であることが好ましく、７質量％より大きく９質量％以下であることが特に好ましい。また、三酸化二ホウ素の含有率が０．５質量％以上１．８質量％未満でありかつ酸化チタンの含有率が７質量％より大きく１０質量％以下であることが好ましく、三酸化二ホウ素の含有率が０．５質量％以上１．８質量％未満でありかつ酸化チタンの含有率が７質量％より大きく９質量％以下であることがより好ましい。
【００３５】
（ＳｒＯ）
酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。酸化ストロンチウムは必須成分ではないが、ガラス組成物における含有率が２０質量％以下であれば、失透温度及び粘度の調整が容易になる。
【００３６】
従って、酸化ストロンチウムの含有率の上限は、２０質量％が好ましく、１５質量％以下がより好ましく、１２質量％以下がさらに好ましく、１０質量％以下が最も好ましい。酸化ストロンチウムの含有率の範囲は、具体的には０質量％以上２０質量％以下が好ましく、０質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。
【００３７】
（ＢａＯ）
酸化バリウム（ＢａＯ）は比重が大きく、ポリカーボネート樹脂に配合されるガラスフィラーとして使用した場合に、ポリカーボネート樹脂に対する分散性が悪くなる。さらに、酸化バリウム（ＢａＯ）は、その原料の取扱いに配慮を要するとともに、高価である。従って、酸化バリウムは実質的に含有されないことが好ましい。
【００３８】
（ＺｎＯ）
酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、揮発しやすいため、ガラスの溶融時に飛散する可能性がある。従って、酸化亜鉛は実質的に含有されないことが好ましい。これにより、ガラスの溶融時におけるガラスの組成変動が抑制される。
【００３９】
（Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）
アルカリ金属酸化物（Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）は、ガラス形成時の失透温度及び粘度を調整する成分である。
【００４０】
アルカリ金属酸化物は必須ではないが、酸化リチウム、酸化ナトリウム及び酸化カリウムの含有率の合計（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）が２質量％未満であれば、ガラス転移温度が高くなり、ガラスの耐熱性が向上する。その上、失透温度に対して作業温度が高くなり、失透の少ないガラスを容易に製造できる。さらには、このようなガラスであれば、アルカリイオンの溶出を抑制できるので、フィラーとして配合してもポリカーボネート樹脂の分子量を低下させ難い。
【００４１】
従って、酸化リチウム、酸化ナトリウム及び酸化カリウムの含有率の合計（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）の上限は２質量％未満であることが好ましく、１．５質量％以下が好ましく、１質量％未満がより好ましく、０．８質量％以下が最も好ましい。
【００４２】
（ＺｒＯ2）
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）は、一般的にはガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であるが、本実施形態のガラス組成物においては失透温度の上昇をまねき、ガラスの融点を高くする。これを考慮すると、酸化ジルコニウムの含有率の範囲は、０質量％以上１質量％以下であることが好ましい。また、酸化ジルコニウムは実質的に含有されないことがより好ましい。
【００４３】
（Ｆｅ）
通常、ガラス中に含まれる鉄（Ｆｅ）は、Ｆｅ3+又はＦｅ2+の状態で存在する。Ｆｅ3+はガラスの紫外線吸収特性を向上させる成分であり、Ｆｅ2+はガラスの熱線吸収特性を向上させる成分である。鉄は、意図的に含ませなくとも、他の工業用原料から不可避的にガラス組成物に混入する場合がある。鉄の含有率が少なければ、ガラスの着色を抑制できる。このようなガラスをフィラーとして用いると、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性が損なわれ難い。
【００４４】
従って、鉄の含有率は少ない方が好ましく、三二酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）に換算して０．５質量％以下が好ましく、０．１質量％以下がより好ましく、実質的に含有されないことがさらに好ましい。
【００４５】
（ＳＯ3）
三酸化硫黄（ＳＯ3）は必須成分ではないが、清澄剤として使用してもよい。硫酸塩の原料を使用すると、ガラス組成物中に三酸化硫黄が０．５質量％以下の量で含まれることがある。
【００４６】
（Ｆ）
フッ素（Ｆ）は、揮発し易いため、ガラスの溶融時に飛散し、ガラスの溶融時におけるガラスの組成変動の原因となる可能性があるとともに、ガラス中の含有率を管理し難いという問題もある。また、フッ素は、その原料の取扱いに配慮を要するとともに、高価である。従って、フッ素は実質的に含有されないことが好ましい。また、酸化亜鉛及びフッ素が実質的に含有されないことがより好ましく、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化亜鉛及びフッ素が実質的に含有されないことが特に好ましい。
【００４７】
ここで、実質的に含有されないとは、例えば工業用原料から不可避的に混入される場合を除き、意図的に含ませないことを意味する。具体的には、含有率がガラス組成物中に０．１質量％未満であることをいう。この含有率は好ましくは０．０５質量％未満であり、より好ましくは０．０３質量％未満であり、さらに好ましくは０．０１質量％未満である。
【００４８】
［ガラス組成物の物性］
次に、ガラス組成物の物性について説明する。
【００４９】
（溶融特性）
溶融ガラスの粘度が１０００ｄＰａ・ｓｅｃ（１０００ｐｏｉｓｅ）のときの温度は、当該ガラスの作業温度と呼ばれ、ガラスの成形に最も適した温度である。鱗片状ガラスやガラス繊維を製造する場合、ガラスの作業温度が１１００℃以上であれば、鱗片状ガラスの厚みやガラス繊維径のばらつきを小さくできる。他方、作業温度が１３００℃以下であれば、ガラスを溶融する際の燃料費を低減できる。また、ガラス製造装置が熱による腐食を受け難くなり、装置寿命が延びる。
【００５０】
従って、作業温度の下限は、１１００℃以上が好ましく、１１５０℃以上がより好ましい。作業温度の上限は、１３００℃以下が好ましく、１２８０℃以下がより好ましく、１２６０℃以下がさらに好ましい。作業温度の範囲は、これら上限と下限の任意の組み合わせから選ばれる。例えば、作業温度は１１００〜１３００℃が好ましく、１１００〜１２８０℃がより好ましく、１１００〜１２６０℃がさらに好ましい。
【００５１】
また、作業温度から失透温度を差し引いた温度差ΔＴが大きくなるほど、ガラス成形時に失透が生じ難くなり、均質なガラスを高い歩留りで製造できる。従って、ΔＴは０℃以上が好ましく、１０℃以上がより好ましく、２０℃以上がさらに好ましい。一方、ΔＴを１５０℃未満とすると、ガラス組成の調整が容易となる。従って、ΔＴは１２０℃以下がより好ましく、１００℃以下がさらに好ましい。例えば、ΔＴは０〜１５０℃が好ましく、０〜１２０℃がより好ましい。
【００５２】
なお、失透とは、溶融ガラス素地中に生成して成長した結晶により、白濁を生じることをいう。このような溶融ガラス素地から製造されたガラス中には、結晶化した塊が存在することがあるので、ポリカーボネート樹脂用のフィラーとしては好ましくない。
【００５３】
（光学特性）
ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂の屈折率が等しければ、ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂の界面における光の散乱がないため、ポリカーボネート樹脂の透明性を維持できる。このため、ガラス組成物の屈折率は、ポリカーボネート樹脂の屈折率に近いことが好ましい。黄色ヘリウムｄ線（光の波長５８７．６ｎｍ）で測定したポリカーボネート樹脂の屈折率ｎdは、通常１．５８５程度である。従って、ガラス組成物の屈折率ｎdは、１．５７５〜１．５９５が好ましく、１．５８０〜１．５９０がより好ましく、１．５８２〜１．５８８がさらに好ましく、１．５８３〜１．５８７が最も好ましい。ガラス組成物とポリカーボネート樹脂の屈折率ｎdの差は、０．０１０以下が好ましく、０．００５以下がより好ましく、０．００３以下がさらに好ましく、０．００２以下が最も好ましい。
【００５４】
また、黄色ナトリウムＤ線（光の波長５８９．３ｎｍ）で測定したポリカーボネート樹脂の屈折率ｎDは、通常１．５８５程度である。従って、ガラスフィラーの屈折率ｎDは、１．５７５〜１．５９５が好ましく、１．５８０〜１．５９０がより好ましく、１．５８２〜１．５８８がさらに好ましく、１．５８３〜１．５８７が最も好ましい。ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂の屈折率ｎDの差は、０．０１０以下が好ましく、０．００５以下がより好ましく、０．００３以下がさらに好ましく、０．００２以下が最も好ましい。
【００５５】
アッベ数νdは、ガラス等の透明体の分散の程度を表す量であり、分散率の逆数である。ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂のアッベ数νdが近ければ、ガラスフィラーをポリカーボネート樹脂に配合してポリカーボネート樹脂組成物を構成したときに、ポリカーボネート樹脂組成物の透明性を維持できる。このため、ガラス組成物のアッベ数νdは、ポリカーボネート樹脂のアッベ数νdに近いことが好ましい。ポリカーボネート樹脂のアッベ数νdは、通常３０程度である。従って、ガラス組成物のアッベ数νdは、４９以下が好ましい。アッベ数νdの下限は、４０程度が好ましいが、実用的には４５以上であってもよい。よって、アッベ数νdは、４０〜４９が好ましく、例えば４５〜４９である。
【００５６】
特に、アルカリ金属酸化物の含有率の合計の上限を制限しながらガラス組成物の屈折率ｎd及びアッベ数νdの両方をポリカーボネート樹脂の屈折率ｎd及びアッベ数νdに近づけることは容易ではない。アルカリ金属酸化物の含有率が低く抑えられたガラス組成物では、基本的に屈折率ｎdとアッベ数νdとはいわゆるトレードオフの関係にあるためである。しかし、本実施形態のガラス組成物によれば、ガラス組成物の屈折率ｎd及びアッベ数νdとを共にポリカーボネート樹脂への配合に好ましい範囲に調整することが可能である。
【００５７】
具体的には、屈折率ｎdが１．５７５〜１．５９５であり、アッベ数νdが４５〜４９であるガラス組成物、さらには屈折率ｎdが１．５８５〜１．５９２であり、アッベ数νdが４７〜４９であるガラス組成物を提供することができる。
【００５８】
［ガラスフィラー］
本実施形態のガラス組成物からなるガラスフィラーは、ポリカーボネート樹脂に配合するためのポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーとしての使用に適している。ガラス組成物は、例えば、鱗片状ガラス、チョップドストランド、ミルドファイバー、ガラス粉末、ガラスビーズ等の所定形態に成形され、ガラスフィラーとして用いられる。
【００５９】
図１（ａ）は、鱗片状ガラスを模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）はその鱗片状ガラスを示す平面図である。鱗片状ガラス１０は、例えば平均厚さｔが０．１〜１５μｍ、平均粒子径ａが０．２〜１５０００μｍ、アスペクト比（平均粒子径ａ／平均厚さｔ）が２〜１０００の薄片状粒子である。なお、図１（ｂ）中のＳは、鱗片状ガラス１０を平面視したときの面積である。
【００６０】
ここで、鱗片状ガラスの平均厚さとは、少なくとも１００枚の鱗片状ガラスを抜き取り、それらの鱗片状ガラスについて走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて厚さを測定し、その厚さの合計を、測定した鱗片状ガラスの枚数で割った値を意味する。鱗片状ガラスの平均粒子径とは、レーザ回折散乱法に基づいて測定された粒度分布において、累積体積百分率が５０％に相当する粒子径（Ｄ５０）を意味する。
【００６１】
鱗片状ガラス１０は、例えば図２に示した製造装置を用いて製造できる。図２に示すように、耐火窯槽１２で溶融されたガラス組成を有するガラス素地１１が、ブローノズル１３に送り込まれたガスにより風船状に膨らみ、中空状ガラス膜１４となる。この中空状ガラス膜１４を一対の押圧ロール１５で粉砕することにより、鱗片状ガラス１０が得られる。
【００６２】
チョップドストランドは、繊維径１〜５０μｍ、アスペクト比（繊維長／繊維径）２〜１０００の寸法を有するガラス繊維である。チョップドストランドは、例えば図３及び図４に示した装置を用いて製造できる。
【００６３】
図３に示すように、耐火窯槽（図示省略）内で溶融されたガラス素地が、底部に多数（例えば２４００本）のノズルを有するブッシング２０から引き出されて、多数のガラスフィラメント２１が形成される。ガラスフィラメント２１には、冷却水を吹きかけられ、その後、バインダアプリケータ２２の塗布ローラ２３によりバインダ（集束剤）２４が塗布される。バインダ２４が塗布された多数のガラスフィラメント２１は、補強パッド２５により、各々が例えば８００本程度のガラスフィラメント２１からなる３本のストランド２６として集束される。各ストランド２６は、トラバースフィンガ２７で綾振りされつつコレット２８に嵌められた円筒チューブ２９に巻き取られる。そして、ストランド２６が巻き取られた円筒チューブ２９をコレット２８から外して、ケーキ（ストランド巻体）３０が得られる。
【００６４】
次に、図４に示すように、クリル３１にケーキ３０を収容し、そのケーキ３０からストランド２６を引き出して、集束ガイド３２によりストランド束３３として束ねる。このストランド束３３に、噴霧装置３４より水又は処理液を噴霧する。さらに、このストランド束３３を切断装置３５の回転刃３６で切断して、チョップドストランド３７が得られる。
【００６５】
ミルドファイバーは、繊維径１〜５０μｍ、アスペクト比（繊維長／繊維径）２〜５００の寸法を有するガラス繊維である。ミルドファイバーの製造方法は、ここでは説明を省略するが、公知の方法に従えばよい。
【００６６】
ガラス粉末は、１〜５００μｍの平均粒子径を有するものが、ガラスフィラーとしての使用には好ましい。ここで、平均粒子径は、ガラス粉末粒子と同じ体積を有する球体の直径として定義するものとする。このようなガラス粉末は、公知の方法に従って製造できる。
【００６７】
ガラスビーズは、１〜５００μｍの粒子径を有するものが、ガラスフィラーとしての使用には好ましい。ここで、粒子径は、ガラスビーズ粒子と同じ体積を有する球体の直径として定義するものとする。このようなガラスビーズは、公知の方法に従って製造できる。
【００６８】
［ポリカーボネート樹脂組成物］
ガラス組成物から形成されるガラスフィラーはポリカーボネート樹脂に配合されることにより、ポリカーボネート樹脂組成物を構成する。ポリカーボネート樹脂組成物中におけるガラスフィラーの含有率は目的に応じて適宜設定されるが、例えば１０〜５０質量％が好ましい。ガラス組成物から形成されるガラスフィラーは、ポリカーボネート樹脂との屈折率の差が小さく、アルカリ成分の溶出が少なく、化学的耐久性に優れている。従って、得られるポリカーボネート樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂と同等の透明性と、ポリカーボネート樹脂よりも優れた機械的強度及び耐熱性を兼ね備えている。
【００６９】
ポリカーボネート樹脂組成物は、公知の方法に従って製造できる。具体的には、混合機等を用いて加熱しながらポリカーボネート樹脂とガラスフィラーを溶融混練すればよい。ポリカーボネート樹脂としては、公知のものを使用できる。ガラスフィラーの形態としては、１種類に限らず、複数種類のものを組み合わせて配合してもよい。また、ポリカーボネート樹脂組成物の性能を向上させる目的で、必要に応じて各種カップリング剤や添加剤を配合してもよい。溶融混練の温度は、ポリカーボネート樹脂の耐熱温度以下であることが好ましい。
【００７０】
このようなポリカーボネート樹脂組成物を成形して成形体とすることにより、電気機器の筐体、自動車部品、建築材料等に好適に使用できる。成形は公知の方法に従って行えばよく、押出成形法、射出成形法、プレス成形法、カレンダー成形によるシート成形法等が採用される。なお、成形時の加熱温度は、ポリカーボネート樹脂の耐熱温度以下であることが好ましい。
【００７１】
以下、実施例及び比較例を挙げて、実施形態をさらに具体的に説明する。
【００７２】
（実施例１〜９及び比較例１〜３）
表１〜表２に示した組成となるように、珪砂等の通常のガラス原料を調合し、実施例及び比較例毎にガラス原料のバッチを作製した。電気炉を用いて、各バッチを１４００〜１６００℃まで加熱して溶融させ、組成が均一になるまで約４時間そのまま維持した。その後、溶融したガラス（ガラス溶融物）を鉄板上に流し出し、電気炉中で室温まで徐冷してガラス組成物（バルク：板状物）を得た。
【００７３】
また、ガラス組成物について、通常の白金球引き上げ法により粘度と温度との関係を調べ、その結果から作業温度を求めた。ここで、白金球引き上げ法とは、溶融ガラス中に浸した白金球を等速運動で引き上げる際の負荷加重（抵抗）と白金球にはたらく重力及び浮力等との関係を、微小の粒子が流体中を沈降する際の粘度と落下速度との関係を示したストークス（Ｓｔｏｋｅｓ）の法則にあてはめることにより、粘度を測定する方法である。
【００７４】
さらに、ガラス組成物を粒子径１．０〜２．８ｍｍの大きさに粉砕し、白金ボートに入れ、温度勾配（８００〜１４００℃）のついた電気炉にて２時間加熱し、結晶の出現位置に対応する電気炉の最高温度から失透温度を求めた。ここで、粒子径は、ふるい分け法により測定された値である。なお、電気炉内の場所に応じて異なる温度（電気炉内の温度分布）は、予め測定されており、電気炉内の所定の場所に置かれたガラスは、予め測定された、当該所定の場所の温度で加熱される。ΔＴは作業温度から失透温度を差し引いた温度差である。
【００７５】
ガラス組成物の屈折率としては、プルフリッヒ屈折率計を用いて、黄色ヘリウムｄ線（光の波長５８７．６ｎｍ）の屈折率ｎdを求めた。
【００７６】
ガラス組成物のアッベ数νdは、ガラス組成物の屈折率ｎdを用いて下記式（１）により求めた。
【００７７】
νd＝（ｎd−１）／（ｎF−ｎC） （式１）
ここで、ｎdはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）の屈折率であり、ｎFはＦ線（波長４８６．１ｎｍ）の屈折率であり、ｎCはＣ線（波長６５６．３ｎｍ）の屈折率である。
【００７８】
これらの測定結果を表１〜表２に示す。なお、表中のガラス組成の値は、すべて質量％で表した値である（例えば、表１は、実施例１のガラス組成物におけるＴｉＯ2の含有率が７．８０質量％であることを示す）。
【００７９】
【表１】
【００８０】
【表２】
【００８１】
実施例１〜９で得られたガラス組成物の作業温度は、１２４７〜１２７５℃であった。従って、これらのガラス組成物はガラスフィラーの成形に好適である。実施例１〜９で得られたガラス組成物のΔＴ（作業温度−失透温度）は、１３〜６１℃であった。従って、これらのガラス組成物は、ガラスフィラーの製造工程において失透を生じ難い。実施例１〜９で得られたガラス組成物の屈折率ｎdは１．５８７〜１．５９２であった。実施例１〜９で得られたガラス組成物のアッベ数νdは４８〜４９であった。
【００８２】
以上のことから、実施例１〜９で得られたガラス組成物は、フィラーとしてポリカーボネート樹脂に配合する場合に適した屈折率ｎd及びアッベ数νdとともに、ガラスフィラーの成形に適した溶融特性を有することが分かる。
【００８３】
他方、比較例１で得られたガラス組成物は、従来の板ガラスの組成を有し、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びアルカリ金属の含有率が本発明において規定される組成範囲より外にあった。そのため、比較例１で得られたガラス組成物の屈折率ｎdは１．５１７であり、実施例１〜９における屈折率ｎdに比べて低かった。また、アッベ数νdは５９であり、実施例１〜９のものに比べて高かった。
【００８４】
比較例２で得られたガラス組成物は、従来のＣガラスの組成を有し、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2及びアルカリ金属の含有率が本発明において規定される組成範囲より外にあった。そのため、比較例２で得られたガラス組成物の屈折率ｎdは１．５２３であり、実施例１〜９で得られたガラス組成物の屈折率ｎdに比べて低かった。また、アッベ数νdは６０であり、実施例１〜９のものに比べて高かった。
【００８５】
比較例３で得られたガラス組成物は、従来のＥガラスの組成を有し、Ｂ2Ｏ3及びＴｉＯ2の含有率が本発明において規定される組成範囲より外にあった。そのため、比較例３で得られたガラス組成物の屈折率ｎdは１．５６１であり、実施例１〜９で得られたガラス組成物の屈折率ｎdに比べて低かった。また、アッベ数νdは５９であり、実施例１〜９のものに比べて高かった。
【００８６】
（実施例１０〜１８）
実施例１０〜１８では、それぞれ実施例１〜９で得られたガラス組成物（バルク）を用いて鱗片状ガラスを作製した（実施例１０は実施例１に、実施例１１は実施例２に・・・実施例１８は実施例９に、それぞれ対応する）。すなわち、ガラス組成物（バルク）を電気炉で再溶融した後、冷却しながらペレットに成形した。このペレットを図２に示す製造装置に投入し、平均厚さが０．５〜１μｍである鱗片状ガラスを作製した。鱗片状ガラスの平均厚さは、電子顕微鏡（株式会社キーエンス社製、リアルサーフェスビュー顕微鏡、ＶＥ−７８００）を用い、１００粒の鱗片状ガラスに対して鱗片状ガラスの断面から厚さを測定し、それらを平均することにより求めた。上述の方法により製造した鱗片状ガラスのアスペクト比は２〜１０００の範囲にあるため、平均粒子径は１〜１０００μｍの範囲にあると考えられる。
【００８７】
実施例１０〜１８で得られた鱗片状ガラスの屈折率ｎDを測定した。鱗片状ガラスの屈折率としては、浸液法により、黄色ナトリウムＤ線（光の波長５８９．３ｎｍ）の屈折率ｎDを求めた。この結果を表３に示す。
【００８８】
これらの鱗片状ガラス（ガラスフィラー）を各々ポリカーボネート樹脂に配合し、ポリカーボネート樹脂組成物を作製したところ、鱗片状ガラスの分散性が良く、良好なポリカーボネート樹脂組成物が得られた。ポリカーボネート樹脂組成物中における鱗片状ガラスの含有率は３０質量％とした。
【００８９】
【表３】
【００９０】
表３に示した結果より、実施例１０〜１８の屈折率（ｎD）は１．５８１〜１．５８９の範囲であり、ポリカーボネート樹脂の屈折率（ｎD：１．５８５）に近い値を示した。
【００９１】
（実施例１９〜２７）
実施例１９〜２７では、それぞれ実施例１〜９で得られたガラス組成物（バルク）を用いて、ガラスフィラーとして用いることのできるチョップドストランドを作製した。すなわち、ガラス組成物（バルク）を電気炉で再溶融した後、冷却しながらペレットに成形した。このガラスペレットを図３及び図４に示す製造装置に投入して、平均繊維径が１０〜２０μｍ、長さが３ｍｍであるチョップドストランドを作製した。
【００９２】
これらのチョップドストランドを、各々ポリカーボネート樹脂に配合し、ポリカーボネート樹脂組成物を作製したところ、チョップドストランドの分散性が良く、良好なポリカーボネート樹脂組成物が得られた。ポリカーボネート樹脂組成物中におけるチョップドストランドの含有率は３０質量％とした。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明のガラス組成物をポリカーボネート樹脂に配合すれば、電気機器の筐体、自動車部品、建築材料等に好適に使用できるポリカーボネート樹脂組成物を構成できる。
【符号の説明】
【００９４】
１０ 鱗片状ガラス
１１ ガラス素地
１２ 耐火窯槽
１３ ブローノズル
１４ 中空状ガラス膜
１５ 押圧ロール
２０ ブッシング
２１ ガラスフィラメント
２２ バインダアプリケータ
２３ 塗布ローラ
２４ バインダ
２５ 補強パッド
２６ ストランド
２７ トラバースフィンガ
２８ コレット
２９ 円筒チューブ
３０ ケーキ
３１ クリル
３２ 集束ガイド
３３ ストランド束
３４ 噴霧装置
３５ 切断装置
３６ 回転刃
３７ チョップドストランド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で表して、
４５≦ＳｉＯ2≦６５、
０．５≦Ｂ2Ｏ3＜２、
５≦Ａｌ2Ｏ3≦１５、
５≦ＣａＯ≦２５、
０．１≦ＭｇＯ≦１０、
７＜ＴｉＯ2≦１２、
０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２、
の成分を含有する、ガラス組成物。
【請求項２】
前記ガラス組成物の屈折率ｎdが、１．５７５〜１．５９５であり、
前記ガラス組成物のアッベ数νdが、４５〜４９である、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項３】
前記ガラス組成物の屈折率ｎdが、１．５８５〜１．５９２であり、
前記ガラス組成物のアッベ数νdが、４７〜４９である、請求項２に記載のガラス組成物。
【請求項４】
質量％で表して、
０．５≦Ｂ2Ｏ3＜１．８、
の成分を含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項５】
質量％で表して、
７＜ＴｉＯ2≦９、
の成分を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項６】
質量％で表して、
０≦ＺｒＯ2≦１、
の成分を含有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項７】
ＺｒＯ2を実質的に含有しない、請求項６に記載のガラス組成物。
【請求項８】
ＢａＯを実質的に含有しない、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項９】
ＺｎＯ及びＦを実質的に含有しない、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項１０】
ＺｒＯ2、ＢａＯ、ＺｎＯ及びＦを実質的に含有しない、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項１１】
前記ガラス組成物の作業温度が、１１００〜１３００℃である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項１２】
前記ガラス組成物の作業温度から失透温度を差し引いた温度差ΔＴが０〜１５０℃である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のガラス組成物からなる、ポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー。
【請求項１４】
鱗片状ガラス、チョップドストランド、ミルドファイバー、ガラス粉末及びガラスビーズから選ばれる少なくとも１種である、請求項１３に記載のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー。
【請求項１５】
ポリカーボネート樹脂と、請求項１３又は１４に記載のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーとを含有する、ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項１】
質量％で表して、
４５≦ＳｉＯ2≦６５、
０．５≦Ｂ2Ｏ3＜２、
５≦Ａｌ2Ｏ3≦１５、
５≦ＣａＯ≦２５、
０．１≦ＭｇＯ≦１０、
７＜ＴｉＯ2≦１２、
０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）＜２、
の成分を含有する、ガラス組成物。
【請求項２】
前記ガラス組成物の屈折率ｎdが、１．５７５〜１．５９５であり、
前記ガラス組成物のアッベ数νdが、４５〜４９である、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項３】
前記ガラス組成物の屈折率ｎdが、１．５８５〜１．５９２であり、
前記ガラス組成物のアッベ数νdが、４７〜４９である、請求項２に記載のガラス組成物。
【請求項４】
質量％で表して、
０．５≦Ｂ2Ｏ3＜１．８、
の成分を含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項５】
質量％で表して、
７＜ＴｉＯ2≦９、
の成分を含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項６】
質量％で表して、
０≦ＺｒＯ2≦１、
の成分を含有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項７】
ＺｒＯ2を実質的に含有しない、請求項６に記載のガラス組成物。
【請求項８】
ＢａＯを実質的に含有しない、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項９】
ＺｎＯ及びＦを実質的に含有しない、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項１０】
ＺｒＯ2、ＢａＯ、ＺｎＯ及びＦを実質的に含有しない、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項１１】
前記ガラス組成物の作業温度が、１１００〜１３００℃である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項１２】
前記ガラス組成物の作業温度から失透温度を差し引いた温度差ΔＴが０〜１５０℃である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガラス組成物。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のガラス組成物からなる、ポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー。
【請求項１４】
鱗片状ガラス、チョップドストランド、ミルドファイバー、ガラス粉末及びガラスビーズから選ばれる少なくとも１種である、請求項１３に記載のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー。
【請求項１５】
ポリカーボネート樹脂と、請求項１３又は１４に記載のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーとを含有する、ポリカーボネート樹脂組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６７５１９（Ｐ２０１３−６７５１９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５１４６（Ｐ２０１１−２０５１４６）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
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