TWI876803B

TWI876803B - 玻璃纖維絲及其製造方法

Info

Publication number: TWI876803B
Application number: TW112150901A
Authority: TW
Inventors: 廖德超; 鄭維昇; 張嘉珊; 康伃璇
Original assignee: 南亞塑膠工業股份有限公司
Priority date: 2023-12-27
Filing date: 2023-12-27
Publication date: 2025-03-11
Also published as: US20250214885A1; JP2025108336A; CN120208548A; JP7707343B1; TW202525738A

Abstract

本發明公開一種玻璃纖維絲及其製造方法。所述玻璃纖維絲的製造方法包含一披覆步驟、一燒結步驟、一混和步驟及一抽紗步驟。於所述披覆步驟中，將鉬化合物披覆於多個無機粒子的表面以形成多個改質無機粒子。於所述燒結步驟中，於氮氣氣氛中及400℃至1,000℃的溫度條件下對所述改質無機粒子進行燒結。於所述混和步驟中，將多個所述改質無機粒子混和於呈熔融狀態的玻璃原料中。於所述抽紗步驟中，將混和有多個所述改質無機粒子的所述玻璃原料抽紗而形成為多個玻璃纖維絲。

Description

玻璃纖維絲及其製造方法

本發明涉及一種玻璃纖維絲及其製造方法，特別是涉及包含鉬化合物的一種玻璃纖維絲及其製造方法。

現有的玻璃纖維絲的製造方法中，由於玻璃纖維絲的滑動性不足，因此導致玻璃纖維絲在抽紗的過程中容易斷裂。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種玻璃纖維絲及其製造方法，其能有效改善現有的玻璃纖維絲在抽紗的過程中容易斷裂的問題。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種玻璃纖維絲的製造方法，其包括：一披覆步驟，將鉬化合物披覆於多個無機粒子的表面以形成多個改質無機粒子；基於各個所述改質無機粒子的總重為100 wt%，所述鉬化合物的含量是介於0.01 wt%至5 wt%之間；一燒結步驟，於氮氣氣氛中及400℃至1000℃的溫度條件下對所述改質無機粒子進行燒結；一混和步驟，將多個所述改質無機粒子混和於呈熔融狀態的玻璃原料中；以及一抽紗步驟，將混和有多個所述改質無機粒子的所述玻璃原料抽紗而形成為多個玻璃纖維絲。

優選地，所述鉬化合物是選自由三氧化鉬、四氧化鉬、五氯化鉬及二硫化鉬所組成的材料群組中的至少其中一種。

優選地，所述無機粒子是選自由二氧化矽、二氧化鈦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁及煆燒高嶺土所組成的材料群組中的至少其中一種。

優選地，所述改質無機粒子的粒徑是介於0.01微米至50微米之間。

優選地，基於各個所述玻璃纖維絲的總重為100 wt%，所述改質無機粒子的含量是介於0.01 wt%至5 wt%之間。

優選地，於所述披覆步驟中，是先將所述鉬化合物溶於水中以配置成一溶液後，將多個所述無機粒子投入所述溶液中並攪拌所述溶液及所述無機粒子，而後將所述溶液中的水烘乾以使所述鉬化合物披覆於多個所述無機粒子。

優選地，於所述披覆步驟中，是先將所述鉬化合物溶於水中以配置成一溶液後，將所述溶液盛裝於一噴灑器中，通過所述噴灑器將所述溶液噴灑於所述無機粒子並攪拌所述溶液及所述無機粒子，而後將所述溶液中的水烘乾以使所述鉬化合物披覆於多個所述無機粒子。

優選地，所述噴灑器的一噴嘴孔徑小於0.2微米。

優選地，所述玻璃纖維絲具有介於0.49至0.52之間的最大靜摩擦係數。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種玻璃纖維絲，其包含：一玻璃原料；以及多個改質無機粒子，分散於所述玻璃原料中；其中，各個所述改質無機粒子包含一無機粒子及披覆於所述無機粒子的鉬化合物；其中，基於各個所述改質無機粒子的總重為100 wt%，所述鉬化合物的含量是介於0.01 wt%至5 wt%之間；其中，所述鉬化合物是選自由三氧化鉬、四氧化鉬、五氯化鉬及二硫化鉬所組成的材料群組中的至少其中一種，並且所述無機粒子是選自由二氧化矽、二氧化鈦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁及煆燒高嶺土所組成的材料群組中的至少其中一種。

優選地，所述改質無機粒子的粒徑是介於0.01微米至50微米之間；其中，基於所述玻璃纖維絲的總重為100 wt%，所述改質無機粒子的含量是介於0.01 wt%至5 wt%之間。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的玻璃纖維絲及其製造方法，其能通過“披覆步驟、燒結步驟、混和步驟及抽紗步驟”、“基於各個所述改質無機粒子的總重為100 wt%，所述鉬化合物的含量是介於0.01 wt%至5 wt%之間”以及“多個改質無機粒子分散於玻璃原料中”的技術方案，以有效改善現有的玻璃纖維絲在抽紗的過程中容易斷裂的問題。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“玻璃纖維絲及其製造方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[玻璃纖維絲的製造方法]

參閱圖1至圖3所示，圖1為本發明實施例的玻璃纖維絲的製造方法的流程圖，圖2為本發明實施例的玻璃纖維絲的示意圖，並且圖3為本發明實施例的改質無機粒子的示意圖。本發明實施例提供一種玻璃纖維絲的製造方法，所述玻璃纖維絲的製造方法包含一披覆步驟S110、一燒結步驟S120、一混和步驟S130及一抽紗步驟S140。

於所述披覆步驟S110中，將鉬化合物披覆於多個無機粒子的表面以形成多個改質無機粒子1。所述改質無機粒子1具有一核殼結構，所述核殼結構包含由所述無機粒子形成的核層11及由所述鉬化合物形成的殼層12。基於各個所述改質無機粒子1的總重為100 wt%，所述鉬化合物的含量是介於0.01 wt%至5 wt%之間，並且所述無機粒子的含量是介於95 wt%至99.9 wt%之間。所述改質無機粒子的粒徑是介於0.01微米至50微米之間。較佳地，所述改質無機粒子的粒徑是介於0.1微米至30微米之間。

所述鉬化合物可以是選自由三氧化鉬、四氧化鉬、五氯化鉬及二硫化鉬所組成的材料群組中的至少其中一種。較佳地，所述鉬化合物為二硫化鉬，二硫化鉬的晶體結構類似於石墨烯的晶體結構，其包含多個層狀結構，多個層狀結構之間能彼此相對滑動，據以使得最終製得的玻璃纖維絲能具有較佳的最大靜摩擦係數，但本發明的所述鉬化合物不限制為二硫化鉬。

值得一提的是，所述無機粒子需具有耐高溫的特性，以避免所述無機粒子於所述燒結步驟中熔解或破裂。較佳地，所述無機粒子是選自由二氧化矽、二氧化鈦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁及煆燒高嶺土所組成的材料群組中的至少其中一種。

於其中一實施例的所述披覆步驟S110中，是先將所述鉬化合物溶於水中以配置成一溶液後，將多個所述無機粒子投入所述溶液中並攪拌所述溶液及所述無機粒子，而後將所述溶液中的水烘乾以使所述鉬化合物披覆於多個所述無機粒子。於本實施例中，基於所述溶液的總重為100 wt%，所述無機粒子的含量可以是介於15 wt%至25 wt%之間，較佳地，所述無機粒子的含量為約20 wt%。更具體地，再將所述無機粒子投入所述溶液中後，可以是於約80℃下攪拌所述溶液及所述無機粒子2小時至4小時，經過濾所述溶液及所述無機粒子後於約120℃下烘烤2小時至4小時，並且再以三度空間混和機攪拌2小時至4小時以得到所述改質無機粒子1。

或者，於另一實施例的所述披覆步驟S110中，是先將所述鉬化合物溶於水中以配置成一溶液後，將所述溶液盛裝於一噴灑器中，通過所述噴灑器將所述溶液噴灑於所述無機粒子並攪拌所述溶液及所述無機粒子，而後將所述溶液中的水烘乾以使所述鉬化合物披覆於多個所述無機粒子。較佳地，所述噴灑器的一噴嘴孔徑小於0.2微米。另外，於本實施例中對所述溶液及所述無機粒子攪拌、過濾、及烘乾的方式可以是相同於前述實施例。

於所述燒結步驟S120中，於氮氣氣氛中及400℃至1000℃的溫度條件下對所述改質無機粒子1進行燒結。所述氮氣氣氛指的是純氮環境，若所述燒結步驟S120並非是於氮氣氣氛下執行，則環境中的氧氣可能會造成鉬化合物氧化，從而影響所述玻璃纖維絲100的最大靜摩擦係數。

此外，通過所述燒結步驟S120，所述改質無機粒子1會進行晶格重排，以使鉬離子插入所述無機粒子的晶格中。如此一來，鉬離子不容易脫落於所述無機粒子的表面，因此所述玻璃纖維絲的性質不容易受到影響。

於所述混和步驟S130中，將多個所述改質無機粒子1混和於呈熔融狀態的一玻璃原料2中。基於所述玻璃原料的總重為100 wt%，所述玻璃原料2可以例如是包含54 wt%至63 wt%的二氧化矽、15 wt%至24 wt%的三氧化二鋁、6 wt%至13wt%的氧化鎂、3.4 wt%至14wt%的氧化鈣、及0.5 wt%至9wt%的三氧化二硼，及0 wt%至7wt%的三氧化二錸。但本發明不對所述玻璃原料2所包含的具體成分及各成分含量加以限制。

於所述抽紗步驟S140中，將混和有多個所述改質無機粒子1的所述玻璃原料2抽紗而形成為多個所述玻璃纖維絲100。基於各個所述玻璃纖維絲100的總重為100 wt%，所述改質無機粒子1的含量是介於0.1 wt%至5 wt%之間，並且所述玻璃原料2的含量是介於95wt%至99.9wt%之間。

值得一提的是，在所述抽紗步驟S140後，多個所述玻璃纖維絲100已具有優異的滑動性，並且在所述抽紗步驟S140後，不須再於多個所述玻璃纖維絲100的表面添加任何滑劑。另外，於本發明中，所述改質無機粒子1是均勻分散於所述玻璃纖維絲100中，而並非僅位於所述玻璃纖維絲100的表面，以使得所述玻璃纖維絲100在所述抽紗步驟S140中不容易斷裂。

換句話說，於抽紗步驟後再添加滑劑的玻璃纖維絲的製造方法及滑劑僅位於表面的玻璃纖維絲不適合對比至本發明中的所述玻璃纖維絲的製造方法及所述玻璃纖維絲。此外，若是僅將滑劑添加於玻璃纖維絲的表面，則由於玻璃纖維絲的內部的滑動性沒有被提升，因此玻璃纖維絲在抽紗的過程中會容易斷裂。

此外，若是直接將所述鉬化合物添加於所述玻璃原料2中，則所述鉬化合物無法均勻地分散於所述玻璃纖維絲100中。據此，本發明的所述玻璃纖維絲的製造方法中，是先將所述鉬化合物披覆於所述無機粒子的表面以形成為所述改質無機粒子1，再將所述改質無機粒子1分散於所述玻璃原料2中，從而使得所述改質無機粒子1能均勻地分散於所述玻璃纖維絲100中。

所述玻璃纖維絲100具有介於2至7之間的介電常數，並且所述玻璃纖維絲100具有介於0.49至0.52之間的最大靜摩擦係數。

[玻璃纖維絲]

本發明還提供一種玻璃纖維絲100，所述玻璃纖維絲100可以但不限制為通過前述玻璃纖維絲的製造方法製得。所述玻璃纖維絲100包含一玻璃原料2及分散於所述玻璃原料2中的多個改質無機粒子1。

各個所述改質無機粒子1包含一無機粒子及披覆於所述無機粒子的鉬化合物。所述改質無機粒子1具有一核殼結構，所述核殼結構包含由所述無機粒子形成的核層11及由所述鉬化合物形成的殼層12。所述鉬化合物是選自由三氧化鉬、四氧化鉬、五氯化鉬及二硫化鉬所組成的材料群組中的至少其中一種，並且所述無機粒子是選自由二氧化矽、二氧化鈦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁及煆燒高嶺土所組成的材料群組中的至少其中一種。

所述改質無機粒子1的粒徑是介於0.01微米至50微米之間。基於各個所述玻璃纖維絲100的總重為100 wt%，所述改質無機粒子1的含量是介於0.1 wt%至5 wt%之間，並且所述玻璃原料2的含量是介於95 wt%至99.9 wt%之間。

[實驗數據測試]

以下，參照示範例1至3與比較例1詳細說明本發明之內容。然而，以下示範例僅作為幫助了解本發明，本發明的範圍並不限於這些示範例。

比較例1中，僅添加無機粒子，無機粒子的表面沒有披覆鉬化合物。示範例1至3中，分別以三氧化鉬、五氯化鉬及二硫化鉬披覆於無機粒子的表面以形成改質無機粒子。比較例1的玻璃纖維絲的製造方法中，基於玻璃纖維絲的總重為100 wt%，無機粒子的含量0.2 wt%。示範例1至3的玻璃纖維絲的製造方法中，基於玻璃纖維絲的總重為100 wt%，改質無機粒子的含量0.2 wt%。

通過比較例1及示範例1至3的玻璃纖維絲的製造方法所製得的玻璃纖維絲的最大靜摩擦係數記載於以下表1，最大靜摩擦係數的測試方法說明如下。

玻璃纖維絲的最大靜摩擦係數的測試方法：取兩片厚度為5毫米且是由多個玻璃纖維絲所構成的試片，並且以型號CFT-400的磨擦係數測定儀於200克的負重條件下測試試片的最大靜摩擦係數。

[表1 包含以不同成分作為鉬化合物的玻璃纖維絲的最大靜摩擦係數]

項目	比較例1	示範例1	示範例2	示範例3
鉬化合物的成分	無	三氧化鉬	五氯化鉬	二硫化鉬
玻璃纖維絲的最大靜摩擦係數	0.54	0.52	0.51	0.49

[測試結果討論 ]

比較例1中無添加鉬化合物，因此玻璃纖維絲的最大靜摩擦係數相對較高。示範例1至3中分別添加三氧化鉬、五氯化鉬及二硫化鉬作為鉬化合物，玻璃纖維絲具有較理想的最大靜摩擦係數（介於0.49至0.52之間）。

[本發明實施例的有益效果]

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

100：玻璃纖維絲 1：改質無機粒子 11：核層 12：殼層 2：玻璃原料 S110：披覆步驟 S120：燒結步驟 S130：混和步驟 S140：抽紗步驟

圖1為本發明實施例的玻璃纖維絲的製造方法的流程圖。

圖2為本發明實施例的玻璃纖維絲的示意圖。

圖3為本發明實施例的改質無機粒子的示意圖。

S110:披覆步驟

S120:燒結步驟

S130:混和步驟

S140:抽紗步驟

Claims

一種玻璃纖維絲的製造方法，其包括：一披覆步驟，將鉬化合物披覆於多個無機粒子的表面以形成多個改質無機粒子；其中，基於各個所述改質無機粒子的總重為100 wt%，所述鉬化合物的含量是介於0.01 wt%至5 wt%之間；其中，所述無機粒子是選自由二氧化矽、二氧化鈦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁及煆燒高嶺土所組成的材料群組中的至少其中一種；一燒結步驟，於氮氣氣氛中及400℃至1000℃的溫度條件下對所述改質無機粒子進行燒結；一混和步驟，將經過所述燒結步驟的多個所述改質無機粒子混和於呈熔融狀態的玻璃原料中；以及一抽紗步驟，將混和有多個所述改質無機粒子的所述玻璃原料抽紗而形成為多個玻璃纖維絲；其中，基於各個所述玻璃纖維絲的總重為100 wt%，所述改質無機粒子的含量是介於0.1 wt%至5 wt%之間，並且所述玻璃原料的含量是介於95wt%至99.9wt%之間。
如請求項1所述的玻璃纖維絲的製造方法，其中，所述鉬化合物是選自由三氧化鉬、四氧化鉬、五氯化鉬及二硫化鉬所組成的材料群組中的至少其中一種。
如請求項1所述的玻璃纖維絲的製造方法，其中，所述改質無機粒子的粒徑是介於0.01微米至50微米之間。
如請求項1所述的玻璃纖維絲的製造方法，其中，基於各個所述玻璃纖維絲的總重為100 wt%，所述改質無機粒子的含量是介於0.1 wt%至5 wt%之間。
如請求項1所述的玻璃纖維絲的製造方法，其中，於所述披覆步驟中，是先將所述鉬化合物溶於水中以配置成一溶液後，將多個所述無機粒子投入所述溶液中並攪拌所述溶液及所述無機粒子，而後將所述溶液中的水烘乾以使所述鉬化合物披覆於多個所述無機粒子。
如請求項1所述的玻璃纖維絲的製造方法，其中，於所述披覆步驟中，是先將所述鉬化合物溶於水中以配置成一溶液後，將所述溶液盛裝於一噴灑器中，通過所述噴灑器將所述溶液噴灑於所述無機粒子並攪拌所述溶液及所述無機粒子，而後將所述溶液中的水烘乾以使所述鉬化合物披覆於多個所述無機粒子。
如請求項6所述的玻璃纖維絲的製造方法，其中，所述噴灑器的一噴嘴孔徑小於0.2微米。
如請求項1所述的玻璃纖維絲的製造方法，其中，所述玻璃纖維絲具有介於0.49至0.52之間的最大靜摩擦係數。
一種玻璃纖維絲，其包含：一玻璃原料；以及多個改質無機粒子，分散於所述玻璃原料中；其中，各個所述改質無機粒子包含一無機粒子及披覆於所述無機粒子的鉬化合物；其中，基於各個所述改質無機粒子的總重為100 wt%，所述鉬化合物的含量是介於0.01 wt%至5 wt%之間；其中，所述鉬化合物是選自由三氧化鉬、四氧化鉬、五氯化鉬及二硫化鉬所組成的材料群組中的至少其中一種，並且所述無機粒子是選自由二氧化矽、二氧化鈦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁及煆燒高嶺土所組成的材料群組中的至少其中一種；其中，基於各個所述玻璃纖維絲的總重為100 wt%，所述改質無機粒子的含量是介於0.1 wt%至5 wt%之間，並且所述玻璃原料的含量是介於95wt%至99.9wt%之間。
如請求項9所述的玻璃纖維絲，其中，所述改質無機粒子的粒徑是介於0.01微米至50微米之間；其中，基於所述玻璃纖維絲的總重為100 wt%，所述改質無機粒子的含量是介於0.1 wt%至5 wt%之間。
如請求項9所述的玻璃纖維絲，其中，所述玻璃纖維絲具有介於0.49至0.52之間的最大靜摩擦係數。