ガラス組成物及びその用途
【課題】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好適に用いられ、良好かつ安定した品質を示すと共に、ガラス製造装置に対する負荷を軽減することができるガラス組成物及びその用途を提供する。
【解決手段】ガラス組成物は、必須成分として二酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含有するものである。そして、二酸化珪素５０〜６０質量％、酸化アルミニウム５〜１５質量％、酸化マグネシウム１〜１０質量％、酸化カルシウム１０〜２５質量％、酸化ストロンチウム８〜２５質量％及び酸化ジルコニウム１〜７質量％に設定される。
【解決手段】ガラス組成物は、必須成分として二酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含有するものである。そして、二酸化珪素５０〜６０質量％、酸化アルミニウム５〜１５質量％、酸化マグネシウム１〜１０質量％、酸化カルシウム１０〜２５質量％、酸化ストロンチウム８〜２５質量％及び酸化ジルコニウム１〜７質量％に設定される。
【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ることができるガラス組成物及びその用途に関する。
【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反応で得られるポリ炭酸エステルである。この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、耐熱性及び透明性に優れており、エンジニアリングプラスチックとして電気機器、自動車部品、建築材料などに用いられている。
【０００３】
ポリカーボネート樹脂の機械的強度や耐熱性などをさらに向上させる場合には、ポリカーボネート樹脂にフィラーが配合される。一般的に、熱可塑性樹脂などの補強の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、ビーズ状などの形態を有するガラスフィラーが使用されている。このガラスフィラーを形成するガラスの組成としては、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又は通常の板ガラス組成物が好適に用いられる。
【０００４】
しかしながら、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、これらのガラス組成物を使用した場合には、ポリカーボネート樹脂の性能を損なうことがある。すなわち、Ｃガラス組成物や板ガラス組成物を用いた場合には、これらの組成物に含まれるアルカリイオンにより加水分解反応が起こり、ポリカーボネート樹脂の分子量が低下する。その結果、ポリカーボネート樹脂成形品の機械的強度などが低下する。また、Ｅガラス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の界面で光が散乱して、ポリカーボネート樹脂の透明性が損なわれる。
【０００５】
そこで、近年ポリカーボネート樹脂に配合する場合に適したガラスフィラーが実用化されている。例えば特許文献１には、ポリカーボネート樹脂の強化に用いられ、１．５７０〜１．６００の屈折率を有し、着色も少なく、しかも樹脂の分子量の低下を引き起こすことがないガラス組成物が開示されている。また、特許文献２には、ポリカーボネート樹脂の屈折率とほぼ同程度まで屈折率を高めることができ、ガラスフィラーで強化後に成形品の透明性を維持できるポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１５５６３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１５３７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、二酸化ケイ素及び酸化アルミニウムはガラスの骨格を形成する成分であり、両成分の含有量が十分でないとガラスの化学的耐久性が不足する。酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び酸化ストロンチウムは、ガラスの失透温度及び粘度を良好に調整する成分である。酸化ジルコニウムは、ガラスの屈折率を調整する成分であり、失透温度及び粘度を良好に調整する成分でもある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されているガラス組成物は、酸化チタンが必須成分であり、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使用した場合には、ポリカーボネート樹脂成形体が着色するという問題があった。
【０００９】
特許文献２に開示されているガラスフィラーでは、いずれの実施例も酸化バリウム又は酸化亜鉛が含まれている。この酸化亜鉛は揮発性に富む成分であることから、ガラス溶融時に飛散する可能性がある上に、ガラスの組成が変動して、ガラス組成物の品質の制御が困難になる。一方、酸化バリウムは比重が大きく、樹脂に対する分散性が悪く、さらに酸化バリウムの原料は一般的に高価であり、ガラスの製造コストを上げる一因となる。加えて、これらの原料には、取り扱いに配慮が必要なものが多い。
【００１０】
そこで、本発明の目的とするところは、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好適に用いられ、良好かつ安定した品質を示すと共に、ガラス製造装置に対する負荷を軽減することができるガラス組成物及びその用途を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明のガラス組成物は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を必須成分として含有し、各成分の含有量が質量％で表して、
５０≦ＳｉＯ２≦６０、
５≦Ａｌ２Ｏ３≦１５、
１≦ＭｇＯ≦１０、
１０≦ＣａＯ≦２５、
８≦ＳｒＯ≦２５、
１≦ＺｒＯ２≦７
であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明のガラス組成物は、請求項１に係る発明において、質量％で表して、８≦ＳｒＯ≦１５の場合、
１０≦ＣａＯ≦２５、
と設定される。
【００１３】
請求項３に記載の発明のガラス組成物は、請求項１に係る発明において、質量％で表して、１５＜ＳｒＯ≦２５の場合、
１０≦ＣａＯ≦２０、
と設定される。
【００１４】
請求項４に記載の発明のガラス組成物は、請求項１から請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記ガラス組成物の屈折率ｎｄが１．５７５〜１．５９５である。
請求項５に記載の発明のガラス組成物は、請求項１から請求項４のいずれか１項に係る発明において、前記ガラス組成物の作業温度が１１００〜１３００℃である。
【００１５】
請求項６に記載の発明のガラス組成物は、請求項１から請求項５のいずれか１項に係る発明において、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。
【００１６】
請求項７に記載の発明のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーは、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガラス組成物より形成されることを特徴とする。
請求項８に記載の発明のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーは、請求項７に係る発明において、前記ガラス組成物を溶融し、所定形態に加工してなるものである。
【００１７】
請求項９に記載の発明のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーは、請求項７又は請求項８に係る発明において、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種の形態を有するものである。
【００１８】
請求項１０に記載の発明の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請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーを含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
本発明のガラス組成物は、必須成分として二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム及び酸化ジルコニウムを含有する。言い換えれば、酸化チタンを必須成分としていないことからポリカーボネート樹脂に配合されたとき着色を抑制することができ、酸化亜鉛を必須成分としていないことからガラスの溶融時に飛散を抑えることができ、ガラスの組成変動を抑制して所定組成のガラス組成物を構成することができる。加えて、本発明のガラス組成物は、酸化バリウムを必須成分として含んでいないことから、ポリカーボネート樹脂に対する分散性を高めることができる。かつ、各必須成分の配合割合によってガラス組成物の融点を下げることができ、組成の均一化を容易に図ることができる。
【００２０】
従って、ガラス組成物は、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好適に用いられ、良好かつ安定した品質を示すと共に、ガラス製造装置に対する負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は実施形態における鱗片状ガラスを模式的に示す斜視図、（ｂ）は鱗片状ガラスを示す平面図。
【図２】鱗片状ガラスの製造装置を模式的に示す断面図。
【図３】チョップドストランドを製造するための紡糸装置を示す説明図。
【図４】図３の紡糸装置で得られたストランド巻体からチョップドストランドを製造するための装置を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態について詳細に説明する。
［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珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含有している。そして、各成分の含有量は、二酸化珪素５０〜６０質量％、酸化アルミニウム５〜１５質量％、酸化マグネシウム１〜１０質量％、酸化カルシウム１０〜２５質量％、酸化ストロンチウム８〜２５質量％及び酸化ジルコニウム１〜７質量％に設定されている。
【００２３】
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。
（二酸化珪素）
二酸化ケイ素は、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、主成分とは含有量が最も多い成分であることを意味する。二酸化珪素は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、耐酸性を向上させる成分でもある。二酸化珪素の含有量がガラス組成物中に５０質量％以上であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。また、ガラスの耐酸性も向上する。他方、二酸化珪素の含有量が６０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。
【００２４】
従って、二酸化珪素の含有量の下限は、５０質量％以上であり、５２質量％以上が好ましく、５３質量％以上がより好ましく、５４質量％以上が最も好ましい。二酸化珪素の含有量の上限は、６０質量％以下であり、５９質量％以下が好ましく、５８質量％以下がより好ましく、５７質量％以下が最も好ましい。二酸化珪素の含有量の範囲は、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、二酸化珪素の含有量は５０〜５８質量％が好ましく、５２〜５７質量％がより好ましい。
（酸化アルミニウム）
酸化アルミニウムは、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。酸化アルミニウムの含有量がガラス組成物中に５質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整や、耐水性の改善が容易になる。酸化アルミニウムの含有量が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。また、ガラスの耐酸性も向上する。
【００２５】
従って、酸化アルミニウムの含有量の下限は、５質量％以上であり、７質量％以上が好ましく、８質量％以上がより好ましく、９質量％以上が最も好ましい。酸化アルミニウムの含有量の上限は、１５質量％以下であり、１３質量％以下が好ましく、１２質量％未満がより好ましい。酸化アルミニウムの含有量の範囲は、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、酸化アルミニウムの含有量は５〜１３質量％が好ましく、７〜１２質量％がより好ましい。
（酸化マグネシウム）
酸化マグネシウムは、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。酸化マグネシウムの含有量がガラス組成物中に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。他方、酸化マグネシウムの含有量が１０質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。
【００２６】
従って、酸化マグネシウムの含有量の下限は、１質量％以上であり、２質量％以上が好ましい。酸化マグネシウムの含有量の上限は、１０質量％であり、８質量％以下が好ましく、６質量％以下がさらに好ましく、５質量％以下が最も好ましい。酸化マグネシウムの含有量の範囲は、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、酸化マグネシウムの含有量は１〜８質量％が好ましく、１〜５質量％がより好ましい。
（酸化カルシウム）
酸化カルシウムは、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。しかし、好ましい酸化カルシウムの含有量は、酸化ストロンチウムの含有量により異なる。
【００２７】
酸化ストロンチウムの含有量が８≦ＳｒＯ≦１５の場合における酸化カルシウムの含有量について説明する。この場合に酸化カルシウムの含有量は、１０≦ＣａＯ≦２５に設定される。酸化カルシウムの含有量が１０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。他方、酸化カルシウムの含有量が２５質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。従って、酸化カルシウムの含有量の下限は、１０質量％以上であり、１２質量％以上が好ましい。酸化カルシウムの含有量の上限は、２５質量％以下であり、２２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量の範囲は、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、酸化カルシウムの含有量は１０〜２０質量％が好ましく、１２〜２０質量％がより好ましい。
【００２８】
酸化ストロンチウムの含有量が１５＜ＳｒＯ≦２５の場合における酸化カルシウムの含有量について説明する。この場合に酸化カルシウムの含有量は、１０≦ＣａＯ≦２０に設定される。酸化カルシウムの含有量が１０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。他方、酸化カルシウムの含有量が２０質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。従って、酸化カルシウムの含有量の下限は、１０質量％以上であり、１２質量％以上が好ましく、１４質量％以上がより好ましく、１５質量％より大きいことが最も好ましい。酸化カルシウムの含有量の上限は、２０質量％以下であり、１８質量％以下が好ましい。酸化カルシウムの含有量の範囲は、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、酸化カルシウムの含有量は１２〜２０質量％が好ましく、１４〜１８質量％がより好ましい。
（酸化ストロンチウム）
酸化ストロンチウムは、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。係る酸化ストロンチウムの含有量は、８≦ＳｒＯ≦２５すなわち８≦ＳｒＯ≦１５及び１５＜ＳｒＯ≦２５である。酸化ストロンチウムの含有量が８質量％以上であれば、失透温度、粘度及び屈折率の調整が容易になる。他方、酸化ストロンチウムの含有量が２５質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。
【００２９】
従って、酸化ストロンチウムの含有量の下限は、８質量％以上であり、１０質量％より大きいことが好ましく、１１質量％より大きいことがより好ましく、１２質量％以上が最も好ましい。酸化ストロンチウムの含有量の上限は、２５質量％以下であり、２２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。
（酸化ジルコニウム）
酸化ジルコニウムは、ガラスの屈折率を調整する成分であるとともに、溶融性及び化学的耐久性を向上させる成分である。酸化ジルコニウムの含有量が１質量％以上であれば、屈折率の調整が容易になる。また、失透温度及び粘度の調整も容易になる。酸化ジルコニウムの含有量がガラス組成物中に７質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。また、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。
【００３０】
従って、酸化ジルコニウムの含有量の下限は、１質量％以上であり、２質量％以上が好ましい。酸化ジルコニウムの含有量の上限は、７質量％以下であり、６質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。酸化ジルコニウムの含有量の範囲は、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、酸化ジルコニウムの含有量は１〜６質量％が好ましい。
（三酸化二ホウ素）
三酸化二ホウ素（Ｂ２Ｏ３）は、ガラスの骨格を形成する成分であり、ガラス形成時の失透温度及び粘度を調整する成分でもある。三酸化二ホウ素の含有量が１０質量％を超えると、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。従って、三酸化二ホウ素の上限は、１０質量％以下が好ましく、５質量％未満がより好ましく、２質量％未満がさらに好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
（酸化バリウム）
酸化バリウム（ＢａＯ）は、その原料の取扱いに配慮を要すると共に、高価である。従って、酸化バリウムは実質的に含有させないことが好ましい。
（酸化亜鉛）
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せないことが好ましい。
（酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム）
アルカリ金属酸化物〔酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）〕は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。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合計量（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ることがない。
【００３１】
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合計量（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％以下がより好ましく、１質量％以下がさらに好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
（酸化チタン）
酸化チタン（ＴｉＯ２）は、ガラスの屈折率を調整する成分であるが、ガラスを着色させるため、実質的に含有させない。
（鉄）
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。鉄の含有量が少なければ、ガラスの着色を防止することができる。このようなガラスをフィラーとして用いることにより、ポリカーボネート樹脂成形体の透明性を損なうことがない。
【００３２】
従って、鉄の含有量は小さいほうが好ましく、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、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
（三酸化硫黄）
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。
（フッ素）
フッ素（Ｆ）は、揮発し易いため、溶融時に飛散する可能性があると共に、ガラス中の含有量を管理し難いという問題もある。従って、フッ素は実質的に含有しないことが好ましい。
【００３３】
ここで、物質を実質的に含有させないとは、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、当該物質をガラス組成物に意図的に含ませないことを意味する。具体的には、当該物質の含有量がガラス組成物中に０．１質量％未満の含有量であることをいう。この含有量は好ましくは０．０５質量％未満であり、より好ましくは０．０３質量％未満である。
【００３４】
以上のように、ガラス組成物は、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム及び酸化ジルコニウムを必須成分とする。このガラス組成物は、これらの必須成分のみで構成されていてもよく、或いはこれらの必須成分の他に、必要に応じて、三酸化二ホウ素、アルカリ金属酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）、酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３）及び三酸化硫黄が含まれていてもよい。
［ガラス組成物の物性］
次に、ガラス組成物の物性について、以下詳細に説明する。
（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。
【００３５】
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く、１２５０℃以下が最も好ましい。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、１１５０〜１２６０℃がさらに好ましい。
【００３６】
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、２０℃以上がより好ましく、３０℃以上がさらに好ましく、４０℃以上が最も好ましい。但し、ΔＴを１５０℃未満とするならば、ガラス組成の調整が容易となるため好ましい。ΔＴは１２０℃以下がより好ましく、１１０℃以下がさらに好ましく、１００℃以下が最も好ましい。例えば、ΔＴは０〜１５０℃が好ましく、３０〜１２０℃がより好ましく、４０〜１１０℃がさらに好ましい。
【００３７】
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したガラス中には、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のフィラーとして用いる場合に好ましくない。
（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。
【００３８】
ガラス組成物とポリカーボネート樹脂の屈折率の差としては、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。
【００３９】
また、ガラスフィラーの屈折率は、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。
【００４０】
ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂の屈折率の差としては、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。
（化学的耐久性）
前記ガラス組成物の組成範囲内であれば、ガラス組成物は耐酸性、耐水性、耐アルカリ性などの化学的耐久性に優れている。従って、そのようなガラス組成物から形成されるガラスフィラーであれば、ポリカーボネート樹脂に好適に配合できる。
［ガラスフィラー］
前記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、ガラスビーズなど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。
【００４１】
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。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、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。ここで、図１（ｂ）に示すように、鱗片状ガラス１０の平均粒子径ａは、鱗片状ガラス１０を平面視したときの面積Ｓの平方根（ａ＝Ｓ１／２）として定義される。
【００４２】
この鱗片状ガラス１０は、例えば図２に示した製造装置を用いて製造できる。この図２に示すように、耐火窯槽１２で溶融された前記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。
【００４３】
前記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。該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。
【００４４】
図３に示すように、前記耐火窯槽１２内で溶融された前記ガラス組成を有するガラス素地１１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。該ガラスフィラメント２１は、冷却水を吹きかけられた後、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。
【００４５】
次に、図４に示すように、クリル３１に前記ケーキ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。
【００４６】
前記ミルドファイバーは、繊維径が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。このようなミルドファイバーは、公知の方法に従って製造できる。
【００４７】
ガラス粉末としては、１〜５００μｍの平均粒子径を有するものがガラスフィラーを形成するために好ましい。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。
【００４８】
ガラスビーズとしては、１〜５００μｍの粒子径を有するものがガラスフィラーを形成するために好ましい。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。
［ポリカーボネート樹脂組成物］
前記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、優れた性能を有するポリカーボネート樹脂組成物として用いられる。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や耐熱性を兼ね備えている。
【００４９】
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、混合機など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。前記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。前記ガラスフィラーの形態としては、１種類に限らず、複数種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。
【００５０】
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品とすることにより、電気機器、自動車部品、建築材料など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などが採用される。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。
[実施形態による効果のまとめ]
(1) 本実施形態のガラス組成物は、酸化チタンを必須成分としていないためポリカーボネート樹脂に配合されたとき着色を抑えることができると共に、酸化亜鉛を必須成分としていないためガラスの溶融時に飛散を抑えることができ、ガラスの組成変動を抑制することができる。さらに、ガラス組成物は酸化バリウムを必須成分としていないため、ポリカーボネート樹脂に対する分散性を向上させることができる。かつ、各必須成分の配合割合によってガラス組成物の融点を下げることができ、低温にてガラス組成物を調製できると同時に、ガラス組成の均一化を図ることができる。
【００５１】
従って、ガラス組成物は、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好適に用いられ、良好かつ安定した品質を示すと同時、ガラス製造装置に対する負荷を軽減することができる。
【００５２】
(2) ガラス組成物の屈折率ｎｄが１．５７５〜１．５９５であることにより、ポリカーボネート樹脂に配合されたとき、光の散乱が抑制され、ポリカーボネート樹脂の透明性を保持することができる。
【００５３】
(3) ガラス組成物の作業温度が１１００〜１３００℃であることにより、ガラスフィラーを製造したときその厚みや繊維径のばらつきを抑えることができると共に、ガラス製造装置の腐食を抑制し、装置寿命を延長させることができる。
【００５４】
(4) 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℃であることにより、ガラス成形時に失透が生じ難く、均質なガラスを収率良く製造することができると共に、ガラス組成の調整を容易にすることができる。
【００５５】
(5) ポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーは、前述のガラス組成物から容易に形成することができる。具体的には、ポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーはガラス組成物を溶融した後、所定形状の形態に加工して成形される。ポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーの形態としては、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種の形態が好適に採用される。
【００５６】
(6) 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上記のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーを含有するものである。このポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品は、透明性、機械的強度、耐熱性などに優れている。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜３０及び比較例１〜１０）
表１〜表４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て、実施例及び比較例毎にガラス原料のバッチを作製した。各バッチについて、電気炉を用いて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、溶融したガラスを鉄板上に流し出して、電気炉中で室温まで徐冷し、ガラス（ガラス組成物）を得た。
【００５８】
このようにして作製したガラスについて、通常の白金球引き上げ法により粘度と温度の関係を調べ、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、溶融ガラス中に白金球を浸し、その白金球を等速運動で引き上げる際の負荷荷重（抵抗）と、白金球に働く重力や浮力などの関係を、微小の粒子が流体中を沈降する際の粘度と落下速度の関係を示したストークス（Stokes）の法則に当てはめて粘度を測定する方法である。
【００５９】
また、粒子径１．０〜２．８ｍｍに粉砕したガラスを白金ボートに入れ、温度勾配（９００〜１４００℃）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。なお、電気炉内の場所による温度は、予め測定して求めてあり、所定の場所に置かれたガラスは、そ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。
【００６０】
さらに、屈折率は、前記のガラス組成物について、プルフリッヒ屈折率計にて、黄色ヘリウムｄ線（光の波長５８７．６ｎｍ）の屈折率ｎｄを求めた。鱗片状ガラスについては、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。
【００６１】
これらの測定結果を表１〜表４に示した。なお、表中のガラス組成は、すべて質量％で表示した値である。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
【表３】
【００６５】
【表４】
実施例１〜３０のガラス組成物の作業温度は、１２２２℃〜１２７９℃であった。これは、ガラスフィラーを成形する場合に好適な温度である。また、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴ（作業温度−失透温度）は、４０℃〜１１４℃であった。これは、ガラスフィラーの製造工程において、ガラスの失透が生じない温度差である。さらに、実施例１〜３０のガラス組成物の屈折率ｎＤは、１．５７７〜１．５９０であった。
【００６６】
一方、比較例１のガラス組成物は、特開２００７−１５３７２９号公報の実施例９に記載されているガラス組成と同様であり、ＳｒＯが含まれておらず、本発明のガラス組成の範囲外である。このガラス組成物のΔＴは７℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより小さいことが分かる。比較例２のガラス組成物は、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量が本発明のガラス組成の範囲外であり、このガラス組成物は失透のため均質なガラスが得られなかった。
【００６７】
比較例３のガラス組成物は、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量が本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−１０４℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより極めて小さいことが分かる。比較例４のガラス組成物は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が本発明のガラス組成の範囲外であり、このガラス組成物は失透のため均質なガラスが得られなかった。
【００６８】
比較例５のガラス組成物は、ＭｇＯが含まれておらず本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−６０℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより小さいことが分かる。比較例６のガラス組成物は、ＭｇＯの含有量が過剰で本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−７９℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより相当に小さいことが分かる。
【００６９】
比較例７のガラス組成物は、ＺｒＯ２が含まれておらず本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−６２℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより極めて小さいことが分かる。比較例８のガラス組成物は、ＺｒＯ２の含有量が過剰で本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−１２１℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより極めて小さいことが分かる。
【００７０】
比較例９のガラス組成物は、ＳｒＯの含有量が過少で本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−１０５℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより極めて小さいことが分かる。比較例１０のガラス組成物は、ＳｒＯの含有量が過剰で本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−３８℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより相当に小さいことが分かる。
【００７１】
以上のように、実施例１〜３０に示す本発明のガラス組成物であれば、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を有すると共に、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。
（実施例３１〜６０）
実施例１〜３０のガラス組成物を電気炉で再溶融し、その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て、表５〜表７に示すように平均厚さが０．５〜１μｍ及び平均粒子径が１〜１０００μｍである実施例３１〜６０の鱗片状ガラスを作製し、これらの鱗片状ガラスの屈折率（ｎＤ）を測定した。それらの測定結果を表５〜表７に示した。鱗片状ガラスの平均厚さは、電子顕微鏡（（株）キーエンス、リアルサーフェスビュー顕微鏡、ＶＥ−７８００）を用い、１００粒の鱗片状ガラスの断面から鱗片状ガラスの厚さを測定し、それらを平均して求めた。
【００７２】
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。
【００７３】
【表５】
【００７４】
【表６】
【００７５】
【表７】
表５〜表７に示した結果より、実施例３１〜６０の屈折率（ｎＤ）は１．５７３〜１．５８７の範囲であり、ポリカーボネート樹脂の屈折率（ｎＤが１．５８５）に近い値を示した。
（実施例６１〜９０）
実施例１〜３０のガラス組成物を電気炉で再溶融し、その後冷却しながらペレットに成形した。このペレットを図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の実施例６１〜９０のチョップドストランド（ガラスフィラー）を作製した。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。
【００７６】
なお、前記実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・ 前記二酸化珪素と酸化アルミニウムの合計量の範囲を設定し、ガラスの骨格を良好に維持できるように構成することも可能である。その合計量の範囲として、例えば５５〜７５質量％が挙げられる。
【００７７】
・ 酸化マグネシウムと酸化カルシウムと酸化ストロンチウムの合計量、或いは酸化マグネシウムと酸化カルシウムと酸化ストロンチウムと酸化ジルコニウムの合計量の範囲を設定し、ガラスの失透温度及び粘度を良好に保持できるように構成することも可能である。その合計量の範囲として、例えば１９〜６０質量％或いは２０〜６７質量％が挙げられる。
【００７８】
・ ガラスフィラーとして、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の２種以上を適宜組合せて使用することもできる。
【符号の説明】
【００７９】
１０…ガラスフィラーとしての鱗片状ガラス、３７…ガラスフィラーとしての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ることができるガラス組成物及びその用途に関する。
【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反応で得られるポリ炭酸エステルである。この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、耐熱性及び透明性に優れており、エンジニアリングプラスチックとして電気機器、自動車部品、建築材料などに用いられている。
【０００３】
ポリカーボネート樹脂の機械的強度や耐熱性などをさらに向上させる場合には、ポリカーボネート樹脂にフィラーが配合される。一般的に、熱可塑性樹脂などの補強の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、ビーズ状などの形態を有するガラスフィラーが使用されている。このガラスフィラーを形成するガラスの組成としては、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又は通常の板ガラス組成物が好適に用いられる。
【０００４】
しかしながら、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、これらのガラス組成物を使用した場合には、ポリカーボネート樹脂の性能を損なうことがある。すなわち、Ｃガラス組成物や板ガラス組成物を用いた場合には、これらの組成物に含まれるアルカリイオンにより加水分解反応が起こり、ポリカーボネート樹脂の分子量が低下する。その結果、ポリカーボネート樹脂成形品の機械的強度などが低下する。また、Ｅガラス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の界面で光が散乱して、ポリカーボネート樹脂の透明性が損なわれる。
【０００５】
そこで、近年ポリカーボネート樹脂に配合する場合に適したガラスフィラーが実用化されている。例えば特許文献１には、ポリカーボネート樹脂の強化に用いられ、１．５７０〜１．６００の屈折率を有し、着色も少なく、しかも樹脂の分子量の低下を引き起こすことがないガラス組成物が開示されている。また、特許文献２には、ポリカーボネート樹脂の屈折率とほぼ同程度まで屈折率を高めることができ、ガラスフィラーで強化後に成形品の透明性を維持できるポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１５５６３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１５３７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、二酸化ケイ素及び酸化アルミニウムはガラスの骨格を形成する成分であり、両成分の含有量が十分でないとガラスの化学的耐久性が不足する。酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び酸化ストロンチウムは、ガラスの失透温度及び粘度を良好に調整する成分である。酸化ジルコニウムは、ガラスの屈折率を調整する成分であり、失透温度及び粘度を良好に調整する成分でもある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されているガラス組成物は、酸化チタンが必須成分であり、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使用した場合には、ポリカーボネート樹脂成形体が着色するという問題があった。
【０００９】
特許文献２に開示されているガラスフィラーでは、いずれの実施例も酸化バリウム又は酸化亜鉛が含まれている。この酸化亜鉛は揮発性に富む成分であることから、ガラス溶融時に飛散する可能性がある上に、ガラスの組成が変動して、ガラス組成物の品質の制御が困難になる。一方、酸化バリウムは比重が大きく、樹脂に対する分散性が悪く、さらに酸化バリウムの原料は一般的に高価であり、ガラスの製造コストを上げる一因となる。加えて、これらの原料には、取り扱いに配慮が必要なものが多い。
【００１０】
そこで、本発明の目的とするところは、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好適に用いられ、良好かつ安定した品質を示すと共に、ガラス製造装置に対する負荷を軽減することができるガラス組成物及びその用途を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明のガラス組成物は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を必須成分として含有し、各成分の含有量が質量％で表して、
５０≦ＳｉＯ２≦６０、
５≦Ａｌ２Ｏ３≦１５、
１≦ＭｇＯ≦１０、
１０≦ＣａＯ≦２５、
８≦ＳｒＯ≦２５、
１≦ＺｒＯ２≦７
であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明のガラス組成物は、請求項１に係る発明において、質量％で表して、８≦ＳｒＯ≦１５の場合、
１０≦ＣａＯ≦２５、
と設定される。
【００１３】
請求項３に記載の発明のガラス組成物は、請求項１に係る発明において、質量％で表して、１５＜ＳｒＯ≦２５の場合、
１０≦ＣａＯ≦２０、
と設定される。
【００１４】
請求項４に記載の発明のガラス組成物は、請求項１から請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記ガラス組成物の屈折率ｎｄが１．５７５〜１．５９５である。
請求項５に記載の発明のガラス組成物は、請求項１から請求項４のいずれか１項に係る発明において、前記ガラス組成物の作業温度が１１００〜１３００℃である。
【００１５】
請求項６に記載の発明のガラス組成物は、請求項１から請求項５のいずれか１項に係る発明において、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。
【００１６】
請求項７に記載の発明のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーは、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガラス組成物より形成されることを特徴とする。
請求項８に記載の発明のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーは、請求項７に係る発明において、前記ガラス組成物を溶融し、所定形態に加工してなるものである。
【００１７】
請求項９に記載の発明のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーは、請求項７又は請求項８に係る発明において、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種の形態を有するものである。
【００１８】
請求項１０に記載の発明の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請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーを含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
本発明のガラス組成物は、必須成分として二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム及び酸化ジルコニウムを含有する。言い換えれば、酸化チタンを必須成分としていないことからポリカーボネート樹脂に配合されたとき着色を抑制することができ、酸化亜鉛を必須成分としていないことからガラスの溶融時に飛散を抑えることができ、ガラスの組成変動を抑制して所定組成のガラス組成物を構成することができる。加えて、本発明のガラス組成物は、酸化バリウムを必須成分として含んでいないことから、ポリカーボネート樹脂に対する分散性を高めることができる。かつ、各必須成分の配合割合によってガラス組成物の融点を下げることができ、組成の均一化を容易に図ることができる。
【００２０】
従って、ガラス組成物は、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好適に用いられ、良好かつ安定した品質を示すと共に、ガラス製造装置に対する負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は実施形態における鱗片状ガラスを模式的に示す斜視図、（ｂ）は鱗片状ガラスを示す平面図。
【図２】鱗片状ガラスの製造装置を模式的に示す断面図。
【図３】チョップドストランドを製造するための紡糸装置を示す説明図。
【図４】図３の紡糸装置で得られたストランド巻体からチョップドストランドを製造するための装置を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態について詳細に説明する。
［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珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含有している。そして、各成分の含有量は、二酸化珪素５０〜６０質量％、酸化アルミニウム５〜１５質量％、酸化マグネシウム１〜１０質量％、酸化カルシウム１０〜２５質量％、酸化ストロンチウム８〜２５質量％及び酸化ジルコニウム１〜７質量％に設定されている。
【００２３】
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。
（二酸化珪素）
二酸化ケイ素は、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、主成分とは含有量が最も多い成分であることを意味する。二酸化珪素は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分であり、耐酸性を向上させる成分でもある。二酸化珪素の含有量がガラス組成物中に５０質量％以上であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。また、ガラスの耐酸性も向上する。他方、二酸化珪素の含有量が６０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。
【００２４】
従って、二酸化珪素の含有量の下限は、５０質量％以上であり、５２質量％以上が好ましく、５３質量％以上がより好ましく、５４質量％以上が最も好ましい。二酸化珪素の含有量の上限は、６０質量％以下であり、５９質量％以下が好ましく、５８質量％以下がより好ましく、５７質量％以下が最も好ましい。二酸化珪素の含有量の範囲は、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、二酸化珪素の含有量は５０〜５８質量％が好ましく、５２〜５７質量％がより好ましい。
（酸化アルミニウム）
酸化アルミニウムは、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。酸化アルミニウムの含有量がガラス組成物中に５質量％以上であれば、失透温度及び粘度の調整や、耐水性の改善が容易になる。酸化アルミニウムの含有量が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。また、ガラスの耐酸性も向上する。
【００２５】
従って、酸化アルミニウムの含有量の下限は、５質量％以上であり、７質量％以上が好ましく、８質量％以上がより好ましく、９質量％以上が最も好ましい。酸化アルミニウムの含有量の上限は、１５質量％以下であり、１３質量％以下が好ましく、１２質量％未満がより好ましい。酸化アルミニウムの含有量の範囲は、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、酸化アルミニウムの含有量は５〜１３質量％が好ましく、７〜１２質量％がより好ましい。
（酸化マグネシウム）
酸化マグネシウムは、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。酸化マグネシウムの含有量がガラス組成物中に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。他方、酸化マグネシウムの含有量が１０質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。
【００２６】
従って、酸化マグネシウムの含有量の下限は、１質量％以上であり、２質量％以上が好ましい。酸化マグネシウムの含有量の上限は、１０質量％であり、８質量％以下が好ましく、６質量％以下がさらに好ましく、５質量％以下が最も好ましい。酸化マグネシウムの含有量の範囲は、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、酸化マグネシウムの含有量は１〜８質量％が好ましく、１〜５質量％がより好ましい。
（酸化カルシウム）
酸化カルシウムは、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。しかし、好ましい酸化カルシウムの含有量は、酸化ストロンチウムの含有量により異なる。
【００２７】
酸化ストロンチウムの含有量が８≦ＳｒＯ≦１５の場合における酸化カルシウムの含有量について説明する。この場合に酸化カルシウムの含有量は、１０≦ＣａＯ≦２５に設定される。酸化カルシウムの含有量が１０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。他方、酸化カルシウムの含有量が２５質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。従って、酸化カルシウムの含有量の下限は、１０質量％以上であり、１２質量％以上が好ましい。酸化カルシウムの含有量の上限は、２５質量％以下であり、２２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量の範囲は、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、酸化カルシウムの含有量は１０〜２０質量％が好ましく、１２〜２０質量％がより好ましい。
【００２８】
酸化ストロンチウムの含有量が１５＜ＳｒＯ≦２５の場合における酸化カルシウムの含有量について説明する。この場合に酸化カルシウムの含有量は、１０≦ＣａＯ≦２０に設定される。酸化カルシウムの含有量が１０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。他方、酸化カルシウムの含有量が２０質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。従って、酸化カルシウムの含有量の下限は、１０質量％以上であり、１２質量％以上が好ましく、１４質量％以上がより好ましく、１５質量％より大きいことが最も好ましい。酸化カルシウムの含有量の上限は、２０質量％以下であり、１８質量％以下が好ましい。酸化カルシウムの含有量の範囲は、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、酸化カルシウムの含有量は１２〜２０質量％が好ましく、１４〜１８質量％がより好ましい。
（酸化ストロンチウム）
酸化ストロンチウムは、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。係る酸化ストロンチウムの含有量は、８≦ＳｒＯ≦２５すなわち８≦ＳｒＯ≦１５及び１５＜ＳｒＯ≦２５である。酸化ストロンチウムの含有量が８質量％以上であれば、失透温度、粘度及び屈折率の調整が容易になる。他方、酸化ストロンチウムの含有量が２５質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。
【００２９】
従って、酸化ストロンチウムの含有量の下限は、８質量％以上であり、１０質量％より大きいことが好ましく、１１質量％より大きいことがより好ましく、１２質量％以上が最も好ましい。酸化ストロンチウムの含有量の上限は、２５質量％以下であり、２２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。
（酸化ジルコニウム）
酸化ジルコニウムは、ガラスの屈折率を調整する成分であるとともに、溶融性及び化学的耐久性を向上させる成分である。酸化ジルコニウムの含有量が１質量％以上であれば、屈折率の調整が容易になる。また、失透温度及び粘度の調整も容易になる。酸化ジルコニウムの含有量がガラス組成物中に７質量％以下であれば、失透温度の上昇を抑制して、失透のないガラスを容易に製造できる。また、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。
【００３０】
従って、酸化ジルコニウムの含有量の下限は、１質量％以上であり、２質量％以上が好ましい。酸化ジルコニウムの含有量の上限は、７質量％以下であり、６質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。酸化ジルコニウムの含有量の範囲は、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、酸化ジルコニウムの含有量は１〜６質量％が好ましい。
（三酸化二ホウ素）
三酸化二ホウ素（Ｂ２Ｏ３）は、ガラスの骨格を形成する成分であり、ガラス形成時の失透温度及び粘度を調整する成分でもある。三酸化二ホウ素の含有量が１０質量％を超えると、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。従って、三酸化二ホウ素の上限は、１０質量％以下が好ましく、５質量％未満がより好ましく、２質量％未満がさらに好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
（酸化バリウム）
酸化バリウム（ＢａＯ）は、その原料の取扱いに配慮を要すると共に、高価である。従って、酸化バリウムは実質的に含有させないことが好ましい。
（酸化亜鉛）
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せないことが好ましい。
（酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム）
アルカリ金属酸化物〔酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）〕は、ガラスの失透温度及び粘度を調整する成分である。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合計量（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ることがない。
【００３１】
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合計量（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％以下がより好ましく、１質量％以下がさらに好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
（酸化チタン）
酸化チタン（ＴｉＯ２）は、ガラスの屈折率を調整する成分であるが、ガラスを着色させるため、実質的に含有させない。
（鉄）
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。鉄の含有量が少なければ、ガラスの着色を防止することができる。このようなガラスをフィラーとして用いることにより、ポリカーボネート樹脂成形体の透明性を損なうことがない。
【００３２】
従って、鉄の含有量は小さいほうが好ましく、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、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
（三酸化硫黄）
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。
（フッ素）
フッ素（Ｆ）は、揮発し易いため、溶融時に飛散する可能性があると共に、ガラス中の含有量を管理し難いという問題もある。従って、フッ素は実質的に含有しないことが好ましい。
【００３３】
ここで、物質を実質的に含有させないとは、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、当該物質をガラス組成物に意図的に含ませないことを意味する。具体的には、当該物質の含有量がガラス組成物中に０．１質量％未満の含有量であることをいう。この含有量は好ましくは０．０５質量％未満であり、より好ましくは０．０３質量％未満である。
【００３４】
以上のように、ガラス組成物は、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム及び酸化ジルコニウムを必須成分とする。このガラス組成物は、これらの必須成分のみで構成されていてもよく、或いはこれらの必須成分の他に、必要に応じて、三酸化二ホウ素、アルカリ金属酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）、酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３）及び三酸化硫黄が含まれていてもよい。
［ガラス組成物の物性］
次に、ガラス組成物の物性について、以下詳細に説明する。
（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。
【００３５】
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く、１２５０℃以下が最も好ましい。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、１１５０〜１２６０℃がさらに好ましい。
【００３６】
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、２０℃以上がより好ましく、３０℃以上がさらに好ましく、４０℃以上が最も好ましい。但し、ΔＴを１５０℃未満とするならば、ガラス組成の調整が容易となるため好ましい。ΔＴは１２０℃以下がより好ましく、１１０℃以下がさらに好ましく、１００℃以下が最も好ましい。例えば、ΔＴは０〜１５０℃が好ましく、３０〜１２０℃がより好ましく、４０〜１１０℃がさらに好ましい。
【００３７】
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したガラス中には、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のフィラーとして用いる場合に好ましくない。
（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。
【００３８】
ガラス組成物とポリカーボネート樹脂の屈折率の差としては、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。
【００３９】
また、ガラスフィラーの屈折率は、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。
【００４０】
ガラスフィラーとポリカーボネート樹脂の屈折率の差としては、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。
（化学的耐久性）
前記ガラス組成物の組成範囲内であれば、ガラス組成物は耐酸性、耐水性、耐アルカリ性などの化学的耐久性に優れている。従って、そのようなガラス組成物から形成されるガラスフィラーであれば、ポリカーボネート樹脂に好適に配合できる。
［ガラスフィラー］
前記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、ガラスビーズなど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。
【００４１】
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。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、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。ここで、図１（ｂ）に示すように、鱗片状ガラス１０の平均粒子径ａは、鱗片状ガラス１０を平面視したときの面積Ｓの平方根（ａ＝Ｓ１／２）として定義される。
【００４２】
この鱗片状ガラス１０は、例えば図２に示した製造装置を用いて製造できる。この図２に示すように、耐火窯槽１２で溶融された前記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。
【００４３】
前記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。該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。
【００４４】
図３に示すように、前記耐火窯槽１２内で溶融された前記ガラス組成を有するガラス素地１１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。該ガラスフィラメント２１は、冷却水を吹きかけられた後、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。
【００４５】
次に、図４に示すように、クリル３１に前記ケーキ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。
【００４６】
前記ミルドファイバーは、繊維径が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。このようなミルドファイバーは、公知の方法に従って製造できる。
【００４７】
ガラス粉末としては、１〜５００μｍの平均粒子径を有するものがガラスフィラーを形成するために好ましい。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。
【００４８】
ガラスビーズとしては、１〜５００μｍの粒子径を有するものがガラスフィラーを形成するために好ましい。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。
［ポリカーボネート樹脂組成物］
前記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、優れた性能を有するポリカーボネート樹脂組成物として用いられる。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や耐熱性を兼ね備えている。
【００４９】
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、混合機など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。前記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。前記ガラスフィラーの形態としては、１種類に限らず、複数種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。
【００５０】
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品とすることにより、電気機器、自動車部品、建築材料など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などが採用される。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。
[実施形態による効果のまとめ]
(1) 本実施形態のガラス組成物は、酸化チタンを必須成分としていないためポリカーボネート樹脂に配合されたとき着色を抑えることができると共に、酸化亜鉛を必須成分としていないためガラスの溶融時に飛散を抑えることができ、ガラスの組成変動を抑制することができる。さらに、ガラス組成物は酸化バリウムを必須成分としていないため、ポリカーボネート樹脂に対する分散性を向上させることができる。かつ、各必須成分の配合割合によってガラス組成物の融点を下げることができ、低温にてガラス組成物を調製できると同時に、ガラス組成の均一化を図ることができる。
【００５１】
従って、ガラス組成物は、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好適に用いられ、良好かつ安定した品質を示すと同時、ガラス製造装置に対する負荷を軽減することができる。
【００５２】
(2) ガラス組成物の屈折率ｎｄが１．５７５〜１．５９５であることにより、ポリカーボネート樹脂に配合されたとき、光の散乱が抑制され、ポリカーボネート樹脂の透明性を保持することができる。
【００５３】
(3) ガラス組成物の作業温度が１１００〜１３００℃であることにより、ガラスフィラーを製造したときその厚みや繊維径のばらつきを抑えることができると共に、ガラス製造装置の腐食を抑制し、装置寿命を延長させることができる。
【００５４】
(4) 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℃であることにより、ガラス成形時に失透が生じ難く、均質なガラスを収率良く製造することができると共に、ガラス組成の調整を容易にすることができる。
【００５５】
(5) ポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーは、前述のガラス組成物から容易に形成することができる。具体的には、ポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーはガラス組成物を溶融した後、所定形状の形態に加工して成形される。ポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーの形態としては、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種の形態が好適に採用される。
【００５６】
(6) 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上記のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーを含有するものである。このポリカーボネート樹脂組成物を成形してなる成形品は、透明性、機械的強度、耐熱性などに優れている。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜３０及び比較例１〜１０）
表１〜表４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て、実施例及び比較例毎にガラス原料のバッチを作製した。各バッチについて、電気炉を用いて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、溶融したガラスを鉄板上に流し出して、電気炉中で室温まで徐冷し、ガラス（ガラス組成物）を得た。
【００５８】
このようにして作製したガラスについて、通常の白金球引き上げ法により粘度と温度の関係を調べ、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、溶融ガラス中に白金球を浸し、その白金球を等速運動で引き上げる際の負荷荷重（抵抗）と、白金球に働く重力や浮力などの関係を、微小の粒子が流体中を沈降する際の粘度と落下速度の関係を示したストークス（Stokes）の法則に当てはめて粘度を測定する方法である。
【００５９】
また、粒子径１．０〜２．８ｍｍに粉砕したガラスを白金ボートに入れ、温度勾配（９００〜１４００℃）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。なお、電気炉内の場所による温度は、予め測定して求めてあり、所定の場所に置かれたガラスは、そ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。
【００６０】
さらに、屈折率は、前記のガラス組成物について、プルフリッヒ屈折率計にて、黄色ヘリウムｄ線（光の波長５８７．６ｎｍ）の屈折率ｎｄを求めた。鱗片状ガラスについては、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。
【００６１】
これらの測定結果を表１〜表４に示した。なお、表中のガラス組成は、すべて質量％で表示した値である。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
【表３】
【００６５】
【表４】
実施例１〜３０のガラス組成物の作業温度は、１２２２℃〜１２７９℃であった。これは、ガラスフィラーを成形する場合に好適な温度である。また、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴ（作業温度−失透温度）は、４０℃〜１１４℃であった。これは、ガラスフィラーの製造工程において、ガラスの失透が生じない温度差である。さらに、実施例１〜３０のガラス組成物の屈折率ｎＤは、１．５７７〜１．５９０であった。
【００６６】
一方、比較例１のガラス組成物は、特開２００７−１５３７２９号公報の実施例９に記載されているガラス組成と同様であり、ＳｒＯが含まれておらず、本発明のガラス組成の範囲外である。このガラス組成物のΔＴは７℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより小さいことが分かる。比較例２のガラス組成物は、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量が本発明のガラス組成の範囲外であり、このガラス組成物は失透のため均質なガラスが得られなかった。
【００６７】
比較例３のガラス組成物は、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量が本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−１０４℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより極めて小さいことが分かる。比較例４のガラス組成物は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が本発明のガラス組成の範囲外であり、このガラス組成物は失透のため均質なガラスが得られなかった。
【００６８】
比較例５のガラス組成物は、ＭｇＯが含まれておらず本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−６０℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより小さいことが分かる。比較例６のガラス組成物は、ＭｇＯの含有量が過剰で本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−７９℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより相当に小さいことが分かる。
【００６９】
比較例７のガラス組成物は、ＺｒＯ２が含まれておらず本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−６２℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより極めて小さいことが分かる。比較例８のガラス組成物は、ＺｒＯ２の含有量が過剰で本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−１２１℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより極めて小さいことが分かる。
【００７０】
比較例９のガラス組成物は、ＳｒＯの含有量が過少で本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−１０５℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより極めて小さいことが分かる。比較例１０のガラス組成物は、ＳｒＯの含有量が過剰で本発明のガラス組成の範囲外である。このため、ガラス組成物のΔＴは−３８℃であり、実施例１〜３０のガラス組成物のΔＴより相当に小さいことが分かる。
【００７１】
以上のように、実施例１〜３０に示す本発明のガラス組成物であれば、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を有すると共に、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。
（実施例３１〜６０）
実施例１〜３０のガラス組成物を電気炉で再溶融し、その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て、表５〜表７に示すように平均厚さが０．５〜１μｍ及び平均粒子径が１〜１０００μｍである実施例３１〜６０の鱗片状ガラスを作製し、これらの鱗片状ガラスの屈折率（ｎＤ）を測定した。それらの測定結果を表５〜表７に示した。鱗片状ガラスの平均厚さは、電子顕微鏡（（株）キーエンス、リアルサーフェスビュー顕微鏡、ＶＥ−７８００）を用い、１００粒の鱗片状ガラスの断面から鱗片状ガラスの厚さを測定し、それらを平均して求めた。
【００７２】
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。
【００７３】
【表５】
【００７４】
【表６】
【００７５】
【表７】
表５〜表７に示した結果より、実施例３１〜６０の屈折率（ｎＤ）は１．５７３〜１．５８７の範囲であり、ポリカーボネート樹脂の屈折率（ｎＤが１．５８５）に近い値を示した。
（実施例６１〜９０）
実施例１〜３０のガラス組成物を電気炉で再溶融し、その後冷却しながらペレットに成形した。このペレットを図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の実施例６１〜９０のチョップドストランド（ガラスフィラー）を作製した。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。
【００７６】
なお、前記実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・ 前記二酸化珪素と酸化アルミニウムの合計量の範囲を設定し、ガラスの骨格を良好に維持できるように構成することも可能である。その合計量の範囲として、例えば５５〜７５質量％が挙げられる。
【００７７】
・ 酸化マグネシウムと酸化カルシウムと酸化ストロンチウムの合計量、或いは酸化マグネシウムと酸化カルシウムと酸化ストロンチウムと酸化ジルコニウムの合計量の範囲を設定し、ガラスの失透温度及び粘度を良好に保持できるように構成することも可能である。その合計量の範囲として、例えば１９〜６０質量％或いは２０〜６７質量％が挙げられる。
【００７８】
・ ガラスフィラーとして、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の２種以上を適宜組合せて使用することもできる。
【符号の説明】
【００７９】
１０…ガラスフィラーとしての鱗片状ガラス、３７…ガラスフィラーとしてのチョップドストランド。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を必須成分として含有し、各成分の含有量が質量％で表して、
５０≦ＳｉＯ２≦６０、
５≦Ａｌ２Ｏ３≦１５、
１≦ＭｇＯ≦１０、
１０≦ＣａＯ≦２５、
８≦ＳｒＯ≦２５、
１≦ＺｒＯ２≦７
であることを特徴とするガラス組成物。
【請求項２】
質量％で表して、８≦ＳｒＯ≦１５の場合、
１０≦ＣａＯ≦２５、
と設定される請求項１のガラス組成物。
【請求項３】
質量％で表して、１５＜ＳｒＯ≦２５の場合、
１０≦ＣａＯ≦２０、
と設定される請求項１のガラス組成物。
【請求項４】
前記ガラス組成物の屈折率ｎｄが１．５７５〜１．５９５である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項５】
前記ガラス組成物の作業温度が１１００〜１３００℃である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項６】
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から請求項５のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガラス組成物より形成されることを特徴とするポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー。
【請求項８】
前記ガラス組成物を溶融し、所定形態に加工してなる請求項７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９】
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種の形態を有する請求項７又は請求項８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１０】
ポリカーボネート樹脂と請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーを含有することを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項１】
二酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を必須成分として含有し、各成分の含有量が質量％で表して、
５０≦ＳｉＯ２≦６０、
５≦Ａｌ２Ｏ３≦１５、
１≦ＭｇＯ≦１０、
１０≦ＣａＯ≦２５、
８≦ＳｒＯ≦２５、
１≦ＺｒＯ２≦７
であることを特徴とするガラス組成物。
【請求項２】
質量％で表して、８≦ＳｒＯ≦１５の場合、
１０≦ＣａＯ≦２５、
と設定される請求項１のガラス組成物。
【請求項３】
質量％で表して、１５＜ＳｒＯ≦２５の場合、
１０≦ＣａＯ≦２０、
と設定される請求項１のガラス組成物。
【請求項４】
前記ガラス組成物の屈折率ｎｄが１．５７５〜１．５９５である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項５】
前記ガラス組成物の作業温度が１１００〜１３００℃である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項６】
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から請求項５のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガラス組成物より形成されることを特徴とするポリカーボネート樹脂用ガラスフィラー。
【請求項８】
前記ガラス組成物を溶融し、所定形態に加工してなる請求項７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９】
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種の形態を有する請求項７又は請求項８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１０】
ポリカーボネート樹脂と請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のポリカーボネート樹脂用ガラスフィラーを含有することを特徴と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２０１１−１６２４１５（Ｐ２０１１−１６２４１５Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８９５４（Ｐ２０１０−２８９５４）
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【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２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]