JPH0232131A - ガラス繊維サイジング剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は熱可塑性樹脂を強化するために使用されるガラ
ス繊維用のサイジング剤組成物に関する。

［従来技術・発明が解決しようとする課題〕熱可塑性樹
脂強化用のガラス繊維を製造するにあたっては、まずガ
ラス繊維ストランドを製造する必要がある。このガラス
繊維ストランドは、ブッシングから引き出された多数の
ガラス単繊維にサイジング剤を塗布して、通常百〜敞千
本程度に集束することによって製造される。

サイジング剤は、通常（ａ）カップリング剤、（ロ）被
膜形成剤、（Ｃ）帯電防止剤、潤滑剤、（イ）その他、
着色剤、消泡剤、ｐＨ調整剤等からなる。

−ｍには、前記（ａ）〜（ハ）の四成分を開演に調合し
てガラス単繊維に塗布される０通常、これら四成分はす
べて用いられるが、（萄カップリング剤と（ハ）被膜形
成剤を除いて必ずしも必要ではなく、時として（Ｃ）、
（６）の成分は用いられないことがある。

ところで、熱可塑性樹脂、即ち被補強樹脂を補強する際
に用いられるガラス繊維による補強効果を十分に発揮さ
せるためには、ガラス繊維と熱可塑性樹脂との接着性を
強力にすることが重要であり、そのための手段として、
サイジング剤中のカップリング剤の選択と同時に被膜形
成剤の選択が重要な位置を占めている。

被膜形成剤としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂
、ウレタン系樹脂等が使用され、かかる被膜形成剤が塗
布されたガラス繊維と種々の熱可塑性樹脂との接着は、
−船釣に被補強体である熱可塑性樹脂と、ガラス繊維サ
イジング剤中のバインダー成分との水素結合やファンデ
ルワース力等によって達成されていると考えられている
。一部、過酸化物もしくはジアゾ化合物を用いたポリブ
ロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂がガラス繊維
と化学結合を有したガラス補強例として例示されるが、
その接着はほとんどが水素結合、ファンデルワース結合
等の比較的弱い結合に頼っているといえる。

従って、その接着の度合いは必ずしも高くはなく、ガラ
ス繊維による熱可塑性樹脂の補強をより確実にするため
に、熱可塑性樹脂とガラス繊維とのより強固な接着が待
望される。

また、たとえばエポキシ系樹脂バインダーを含むサイジ
ング剤で処理したガラス繊維で補強された樹脂は、ガラ
ス繊維を混入することによって流動性が低下し、たとえ
ば小さな部品に充填して射出成形することが困難である
という問題点がある。

従って、本発明の目的はガラス繊維と被補強樹脂である
熱可塑性樹脂との接着性を高め得るサイジング剤組成物
を提供することである。

本発明の他の目的はガラス繊維混入後の被補強樹脂を流
動性に優れたものとすることのできるサイジング剤組成
物を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はアイオノマーおよびカップリング剤を含有する
ことを特徴とするガラス繊維サイジング剤組成物である
。

本発明で使用されるアイオノマー樹脂としては、被補強
樹脂である熱可塑性樹脂の長鎖を切断し得、本発明の目
的を達成し得るものであれば特に制限はな（、通常水溶
性または水分散性のものが使用される。

このようなものとしては、たとえばα−オレフィン（た
とえば、エチレン、プロピレン等）とアクリル酸、メタ
クリル酸、゛７レイン酸、イタコン酸、フマル酸等の不
飽和カルボン酸との共重合体が例示され、その側鎖カル
ボキシル基がカチオン（たとえば、ナトリウムイオン、
カリウムイオン等のアルカリ金属イオン、カルシウムイ
オン、マグネシウムイオン等のアルカリ土類金属イオン
等）で中和、架橋されたものが例示される。

特に好ましくはエチレンとメタクリル酸との共重合体で
あって、カチオンとしてのナトリウムイオンによって架
橋されたアイオノマー樹脂が使用される。具体的には、
たとえばケミパール０（デュポン社製）が好適なものと
して例示される。当該アイオノマーは、通常エマルジッ
ンまたは水溶液の態様で本発明に供される。

サイジング剤中の、アイオノマー樹脂の配合量は、固形
分として（但し、水溶液の場合には当該アイオノマー樹
脂自体として）通常０．３〜１２重量％、好ましくは０
．６〜６重量％、特に好ましくは１〜３重量％である。

本発明のサイジング剤組成物には、カップリング剤が配
合される。カップリング剤を用いることによって、アイ
オノマーによって切断されて生じた後記熱可塑性樹脂饋
の末端の一部が、カップリング剤等の官能基と反応して
強力な接着が達成される。カップリング剤としては、こ
の分野で従来使用されているものを使用すれば足り、た
とえばＴ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｔ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニル・トリ
ス（２−メトキシエトキシ）シラン、Ｔ−メタクリロキ
シプロピルトリメトキシシラン、ｒ　−メルカプトプロ
ピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、イ
ソプロピル（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネ
ート、イソプロとルトリス（ジオクチルパイロホスフェ
ート）チタネート等のチタネート系カップリング剤、メ
タクリルクロミッククロライド等のクロム系カップリン
グ剤の一種もしくは二種以上の併用が例示される。

サイジング剤組成物中の、カップリング剤の配合量は通
常０．０５〜４重量％、好ましくは０．２〜１．２重量
％である。

また、本発明のサイジング剤組成物には、被膜形成剤を
配合することが好ましい、前記アイオノマー樹脂が被膜
形成能の高いものである場合には、被膜形成剤の配合は
必ずしも必要ではないが、アイオノマー樹脂の被膜形成
能が低い場合には、その配合が特に好ましい、また、被
膜形成剤は、熱可塑性樹脂がアイオノマーによって切断
されて生じた鎖の末端と反応するので、本発明のサイジ
ング剤組成物中に被膜形成剤を配合した場合、より強力
な接着性が得られる。

被膜形成剤としては、この分野で従来使用されているも
のを使用すれば足り、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン
樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹
脂、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等
のエマルシヨンもしくは水溶液の一種もしくは二種以上
の併用が例示される。

被膜形成剤としては上記した通り種々のものがあるが、
ポリエステル、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂を強
化するためにはエポキシ系樹脂エマルジッンが好適であ
る。また、これらの熱可塑性樹脂のアロイ樹脂を強化す
るためにはエポキシ系樹脂エマルジゴンが好適である。

また、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）、ＡＢＳ　（
アクリロニトリルブタジェンスチレン）等の熱可塑性樹
脂を強化するためにはアクリル系樹脂エマルジッンが好
適であり、さらにポリカーボネート、ポリプロピレン、
ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂を強化す
るためにはウレタン系樹脂エマルジ四ンが好適である。

サイジング剤組成物中の、被膜形成剤の配合量は、固形
分として（但し、水溶液の場合には当該被膜形成剤自体
として）通常０．５〜２０重量％、好ましくは１．５〜
１０重量％である。

さらに、本発明のサイジング剤組成物には、潤滑剤、た
とえばラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の
四級アンモニウム塩、イミダゾール誘導体類および種々
の柔軟仕上げ剤等の潤滑剤の一種もしくは二種以上の併
用、その他、帯電防止剤、着色剤、ｐＨ１ｌ整剤等の一
種もしくは二種以上を配合してもよい。

サイジング剤組成物中の、潤滑剤の配合量は固形分とし
て通常０．０１〜２重量％、好ましくは０．１〜０．５
重量％である。

本発明のサイジング剤組成物を使用して提供されたガラ
ス繊維は、熱可塑性樹脂の補強用として使用される。当
該熱可塑性樹脂には特に制限はなく、従来この分野で使
用されている熱可塑性樹脂、特にポリエステル、ポリカ
ーボネート、ＡＳ、、ＡＢＳ、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサ
ルファイド等の樹脂およびそれらの樹脂を含むポリマー
アロイ、さらにはナイロン等積々の樹脂が例示されるが
、特にポリカーボネート、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフ
タレート）、ＡＢＳの各樹脂とそれらの樹脂アロイにお
いて効果が著しい。

〔作用・効果〕

本発明において、アイオノマーを用いることにより熱可
塑性樹脂の長鎖が一部切断される。これによって、熱可
塑性樹脂の反応性が高められ、熱可塑性樹脂とガラス繊
維とが化学的に結合して、その接着性が向上し、特性の
優れたガラス繊維強化熱可塑性樹脂が形成されるのであ
る。

また、本発明のアイオノマーの配合されたサイジング剤
組成物を使用して製造されたガラス繊維強化熱可塑性樹
脂は、被補強体である熱可塑性樹脂の長鎖が切断されて
いるため、その分子量が小さく、従ワて射出成形時にお
ける流動性に優れており、低圧で金型に充填が可能とな
る。また、従来と同程度の射出圧で成形すれば、通常の
ものと比較して高充填の成形物が得られる。

〔実施例〕

以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこ
れらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜３・比較例１〜２ この実施例および比較例においてはポリカーボネート樹
脂の強化を行った。

実施例および比較例で使用したガラス繊維はすべて繊維
径１３μ鋼、カット長３閣のチッップドストランドであ
り、各々０．７重量パーセントのサイジング剤が塗布さ
れている。これらのガラス繊維は乾燥後、予備乾燥され
たポリカーボネート樹脂（パンライ）　１２５０　Ｊ・
奇人化成■）とガラス含有率３０重量％になるように混
合した後、４０φの単軸押し出し成形機で２９０°Ｃで
押し出し成形してペレット化した。・このペレットを１
２０℃で５時間乾燥した後、シリンダー温度３００℃、
金型温度１００℃で所定の試験片に射出成形した。

実施例１においては、アイオノマーエマルジタン（固形
分３０％）１５重量部、Ｔアミノプロピルトリエトキシ
シラン０．６重量部、ノニオン系潤滑剤０．１重量部か
らなるサイジング剤を用いた。

実施例２においては、アイオノマーエマルジョン（固形
分３０％）５重量部、Ｔアミノプロピルトリエトキシシ
ラン０．６重量部、ノニオン系潤滑ＭＯ，１重量部、ウ
レタン樹脂エマルジョン（固形分３０％）１０重量部か
らなるサイジング剤を用いた。

実施例３においては、実施例２のウレタン樹脂エマルジ
ョンの代わりにエポキシ樹脂エマルジョン（固形分５０
％）を６重量部用いた以外は、実施例２と同様のサイジ
ング剤を用いた。

比較例１においては、Ｔアミノプロピルトリエトキシシ
ラン０．６重量部、ノニオン系潤滑剤０．１重量部、実
施例２で用いたウレタン樹脂エマルジッン１５重量部、
よりなるサイジング剤を用いた。

比較例２においては、Ｔアミノプロピルトリエトキシシ
ラン０．６重量部、ノニオン系潤滑剤０．１重量部、実
施ｆｊ４３で用いたエポキシ樹脂エマルジ四ン９重量部
よりなるサイジング剤を用いた。

上記のようにして得られたガラス繊維強化熱可塑性樹脂
の引張り強度、曲げ強度をそれぞれＡＳＴＭＳＤ６３Ｂ
、Ｄ７９０に従って測定した。また、ガラス繊維強化熱
可塑性樹脂の流動性を金型への最低充填圧の目盛および
高化式フローテスターにより測定した。

それらの測定結果を表−Ｉに示す０表−夏の結果から明
らかなように、本発明のサイジング剤組成物で処理され
たガラス繊維を使用したものは、従来のサイジング剤組
成物で処理されたガラス繊維を使用したものよりその引
張り強度、曲げ強度等の特性に優れ、また流動性も著し
く改良されている。

実施例４〜６・比較例３〜４ この実施例および比較例ではポリブチレンチレフタレ−
）　（ＰＢＴ）とポリカーボネートとのアロイ樹脂の強
化を行なった。ＰＢＴとポリカーボネートの比はそれぞ
れ５０重量部である。

実施例１〜３で用いたと同じガラス繊維を用い、ガラス
含有率３０重量部となるように混合した後、２７０℃で
押し出し成形しベレット化した。これを実施例１〜３と
同様にシリンダー温度２８０’Ｃ１金型温度１００℃で
射出成形し、上記と同様にして物性を測定した。

その結果を表−Ｈに示すが、この結果から実施例１〜３
と同様に本発明のサイジング剤組成物で処理したガラス
繊維を用いたものは剛性に優れ、また流動性も秀でてい
ることがわかる。

実施例７〜９・比較例５〜に の実施例および比較例ではＡＢＳ−ポリカーボネートア
ロイ樹脂の強化を行なった。実施例７．９および比較例
６では実施例１〜３で用いたと同じガラス繊維を、実施
例日および比較例５ではウレタン樹脂エマルジョンの代
わりにアクリル樹脂エマルジョン（固形分３０％）より
なるサイジング剤組成物を用いて紡糸したガラス繊維を
使用した。

これらのガラス繊維を２０重量％になるように樹脂と混
合し、２５０℃で押し出し成形し乾燥後、シリンダー温
度２６０℃、金型温度８０℃で射出成形し、実施例１〜
３と同様に物性を測定した。

その結果を表−ｍに示した。この結果から明らかなよう
に、本発明のサイジング剤組成物を用いたものは剛性に
優れ、また流動性も秀でている。

〔以下余白〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アイオノマーおよびカップリング剤を含有することを特
   徴とするガラス繊維サイジング剤組成物。