JPH0249032A - ガラス繊維強化プラスチック - Google Patents
ガラス繊維強化プラスチックInfo
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- JPH0249032A JPH0249032A JP20098988A JP20098988A JPH0249032A JP H0249032 A JPH0249032 A JP H0249032A JP 20098988 A JP20098988 A JP 20098988A JP 20098988 A JP20098988 A JP 20098988A JP H0249032 A JPH0249032 A JP H0249032A
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- JP
- Japan
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- fibers
- glass
- glass fiber
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- surface treatment
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
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。
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
本発明はオキシナイトライドガラス繊維により補強した
高強度のガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）に関
する。
高強度のガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）に関
する。
従来の技術
近年、各種の補強繊維を用いてプラスチックなどの構造
材料を補強する材料の複合化が広く行われている。この
ような複合材料においては、補強繊維としてＥガラス繊
維、Ｓガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などの繊維
が単独で、あるいは組み合わせて（ハイブリッド化）用
いられる。
材料を補強する材料の複合化が広く行われている。この
ような複合材料においては、補強繊維としてＥガラス繊
維、Ｓガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などの繊維
が単独で、あるいは組み合わせて（ハイブリッド化）用
いられる。
例えば、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化複合プラスチック）
は工業材料、建築資材、耐食装置など多方面に使用され
ており、その補強繊維として主にＥガラス、Ｓガラスな
どが用いられている。
は工業材料、建築資材、耐食装置など多方面に使用され
ており、その補強繊維として主にＥガラス、Ｓガラスな
どが用いられている。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、Ｅガラスは強度、剛性（弾性）、耐薬品
性が低く、またＳガラスは剛性が不足する。
性が低く、またＳガラスは剛性が不足する。
これら補強繊維の高強度化、高剛性化は困難であり、こ
のようなガラス繊維を用いたＦＲＰの高性能化は今後と
もあまり期待できない。
のようなガラス繊維を用いたＦＲＰの高性能化は今後と
もあまり期待できない。
また、アラミド繊維を補強繊維として用いたＦＲＰは圧
縮０．５％否で座屈による破壊が起こり、圧縮強度が弱
い。すなわち樹脂との接着性が非常に悪く、界面ズリ強
度（層間せん断強度）が１．５〜３ 、 Ｏｋｇ／ｍｎ
＋１と非常に小さい。
縮０．５％否で座屈による破壊が起こり、圧縮強度が弱
い。すなわち樹脂との接着性が非常に悪く、界面ズリ強
度（層間せん断強度）が１．５〜３ 、 Ｏｋｇ／ｍｎ
＋１と非常に小さい。
さらに、炭素繊維を用いたＦＲＰは、繊維自身の破壊伸
度が小さく、ＦＲＰの破壊靭性が非常に低い。これは突
発的な破壊による災害につながり危険が大きい。特にピ
ッチ系炭素繊維は、樹脂との接着性が極めて悪く、プラ
スチックの補強材として不向きである。
度が小さく、ＦＲＰの破壊靭性が非常に低い。これは突
発的な破壊による災害につながり危険が大きい。特にピ
ッチ系炭素繊維は、樹脂との接着性が極めて悪く、プラ
スチックの補強材として不向きである。
今後、アミド繊維、炭素繊維についても強度、弾性の向
上はあり得るものの、ＦＲＰの高性能化の要求にともな
い、前記欠点が一層大きな障害となる場合があり、かか
る補強繊維を用いたＦＲＰの高性能化は困難である。
上はあり得るものの、ＦＲＰの高性能化の要求にともな
い、前記欠点が一層大きな障害となる場合があり、かか
る補強繊維を用いたＦＲＰの高性能化は困難である。
さらに、このような単体の補強繊維をハイブリッド化し
各種繊維材料の組み合わせにより、個々の欠点を相補い
かつその材料の特長を発揮させることも行われている。
各種繊維材料の組み合わせにより、個々の欠点を相補い
かつその材料の特長を発揮させることも行われている。
例えば、Ｅガラス繊維と炭素繊維をハイブリッド化する
と、複合量が成立し、弾性係数（剛性）は向上しく Ｅ
ｃ−ａ＝ Ｅ ｃＸ Ｖ ｃ＋ＥｃＸＶｃ（Ｖｃ、Ｖ
ｃは炭素繊維及びＥガラス繊維の体積含有率））、また
、破壊靭性が増大して炭素繊維ＦＲＰの突発的破壊が克
服され、耐衝撃性も改善される。しかしながら、このよ
うにハイブリッド化を行なっても破壊強度は依然として
向上しない。
と、複合量が成立し、弾性係数（剛性）は向上しく Ｅ
ｃ−ａ＝ Ｅ ｃＸ Ｖ ｃ＋ＥｃＸＶｃ（Ｖｃ、Ｖ
ｃは炭素繊維及びＥガラス繊維の体積含有率））、また
、破壊靭性が増大して炭素繊維ＦＲＰの突発的破壊が克
服され、耐衝撃性も改善される。しかしながら、このよ
うにハイブリッド化を行なっても破壊強度は依然として
向上しない。
本発明は高強度、高剛性を有しつつ、高靭性（耐衝撃性
）、高界面ズリ強度、高圧縮強度を有するＦＲＰを提供
することを目的とする。
）、高界面ズリ強度、高圧縮強度を有するＦＲＰを提供
することを目的とする。
課題を解決するための手段
すなわち、本発明は、有機表面処理剤および架橋剤より
なる表面皮膜を有するオキシナイトライドガラス繊維、
並びに該繊維に含浸されたプラスチックマトリックスか
らなることを特徴とするガラス繊維強化プラスチックを
提供するものである。
なる表面皮膜を有するオキシナイトライドガラス繊維、
並びに該繊維に含浸されたプラスチックマトリックスか
らなることを特徴とするガラス繊維強化プラスチックを
提供するものである。
本発明ＦＲＰに補強繊維として用いられるオキシナイト
ライドガラスは、窒素化合物を加えたガラス材料を窒素
雰囲気下で熔融する熔融法、またはゾル−ゲル法などに
より製造され、酸化物ガラスの酸素原子の一部が窒素に
置き換わった構造を有し、従来のガラスに比べ物理的性
質が優れる。
ライドガラスは、窒素化合物を加えたガラス材料を窒素
雰囲気下で熔融する熔融法、またはゾル−ゲル法などに
より製造され、酸化物ガラスの酸素原子の一部が窒素に
置き換わった構造を有し、従来のガラスに比べ物理的性
質が優れる。
また、かかるガラス繊維の形態は、クロス、ロービング
、ヤーン、ステープル、チョツプドストランド、ウール
、ペーパー、マットなどのいずれであってもよい。
、ヤーン、ステープル、チョツプドストランド、ウール
、ペーパー、マットなどのいずれであってもよい。
オキシナイトライドガラス繊維の表面に形成される皮膜
は、有機表面処理剤および架橋剤からな有機表面処理剤
としては、従来、ガラス表面処理剤の集束剤として用い
られているプラスチック水性エマルジョンがいずれも用
いることができる。
は、有機表面処理剤および架橋剤からな有機表面処理剤
としては、従来、ガラス表面処理剤の集束剤として用い
られているプラスチック水性エマルジョンがいずれも用
いることができる。
例えば、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ、ポリ
酢酸ビニルなどのポリマーまたはこれらとエチレンなど
との共重合体のエマルジョンが用いられる。
酢酸ビニルなどのポリマーまたはこれらとエチレンなど
との共重合体のエマルジョンが用いられる。
一方、架橋剤としては、従来ガラス表面処理剤に用いら
れる公知の架橋剤が用いられる。例えばビニルトリエト
キシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキ
シシランなとのシラン系カップリング剤、あるいはチタ
ネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング
剤などが用いられ、特に−ＮＨ，、−ＣＨ＝ＣＨ１、 ＣＣＨ３−ＣＨｔなどの官能基を有し、マトリックス樹
脂と化学結合を行う架橋剤か好ましい。これらのカップ
リング剤は単独で、または併用して用いられる。
れる公知の架橋剤が用いられる。例えばビニルトリエト
キシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキ
シシランなとのシラン系カップリング剤、あるいはチタ
ネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング
剤などが用いられ、特に−ＮＨ，、−ＣＨ＝ＣＨ１、 ＣＣＨ３−ＣＨｔなどの官能基を有し、マトリックス樹
脂と化学結合を行う架橋剤か好ましい。これらのカップ
リング剤は単独で、または併用して用いられる。
これら架橋剤の配合量は、表面処理剤全体に対して２〜
ＩＯ重量％である。配合量がこの範囲より少ないと、繊
維束の毛羽の発生や糸切が生じる。
ＩＯ重量％である。配合量がこの範囲より少ないと、繊
維束の毛羽の発生や糸切が生じる。
一方、配合量がこれより多いとＦＲＰの強度が低下する
。
。
さらに前記表面処理剤には柔軟剤（カチオン界面活性剤
）、静電除去剤が配合されてよい。柔軟剤（潤滑剤）と
しては、カチオン界面活性剤などの従来公知の表面処理
剤に用いられているものがいずれも採用されてよい。さ
らに、静電防止剤等も公知の表面処理剤に用いられてい
るものが採用されてよい。
）、静電除去剤が配合されてよい。柔軟剤（潤滑剤）と
しては、カチオン界面活性剤などの従来公知の表面処理
剤に用いられているものがいずれも採用されてよい。さ
らに、静電防止剤等も公知の表面処理剤に用いられてい
るものが採用されてよい。
該表面処理剤は、前記各成分を常法により混合し調製さ
れる。
れる。
ガラス繊維に対する該表面処理剤の塗布量は、ガラス繊
維に対して０．５〜１．５％であるのが好ましい。
維に対して０．５〜１．５％であるのが好ましい。
一方、本発明のガラス繊維補強プラスチックに用いられ
るマトリックス樹脂としては、従来！”ＲＰのマトリッ
クスとして公知の樹脂が用いられる。
るマトリックス樹脂としては、従来！”ＲＰのマトリッ
クスとして公知の樹脂が用いられる。
例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ、工ポキン
系ビニルエステルなどが挙げられる。
系ビニルエステルなどが挙げられる。
本発明ＰＲＰにおいて、マトリックス樹脂とオキシナイ
トライドガラス繊維との配合割合は体積比で２０／８０
〜２０／８０である。
トライドガラス繊維との配合割合は体積比で２０／８０
〜２０／８０である。
つぎに本発明ＦＲＰの製造するには、まず、ガラス繊維
に表面皮膜を形成する。皮膜の形成は、紡糸ノズルより
押出された多数のオキシナイトライドガラスのフィラメ
ントを高速で捲き取り、この過程で前記表面処理剤を塗
布して行う。高強度高弾性ガラス繊維であるオキシナイ
トライドガラス繊維は、表面がＥガラス繊維に比べぬれ
にくく、従来の界面活性剤では均一な皮膜は得られず、
マトリックスとの間に充分な接着性が得られない。
に表面皮膜を形成する。皮膜の形成は、紡糸ノズルより
押出された多数のオキシナイトライドガラスのフィラメ
ントを高速で捲き取り、この過程で前記表面処理剤を塗
布して行う。高強度高弾性ガラス繊維であるオキシナイ
トライドガラス繊維は、表面がＥガラス繊維に比べぬれ
にくく、従来の界面活性剤では均一な皮膜は得られず、
マトリックスとの間に充分な接着性が得られない。
これに対して、前記表面処理剤はオキシナイトライドガ
ラス繊維とのぬれ性がよく、さらにマトリックス樹脂と
の接着性に優れる。ついで、表面皮膜の形成されたガラ
ス繊維をマトリックス樹脂に浸漬した後、硬化を行う。
ラス繊維とのぬれ性がよく、さらにマトリックス樹脂と
の接着性に優れる。ついで、表面皮膜の形成されたガラ
ス繊維をマトリックス樹脂に浸漬した後、硬化を行う。
Ｋ夜脛
以下に本発明を実施例、比較例によりさらに具体的に説
明する。
明する。
実施例］
溶融紡糸炉より引き出された４００本のオキシナイトラ
イドガラス（Ｓ＋Ｏｔ：４．８モル％、Ａ Ｉ ｔＯ，
：３２．３モル％、Ｓ ＋ ３Ｎ４ ： １４．５モル
％、ＣａＯ：４８．４モル％；強度５００６００ ｋｇ
／ｍｍ”、弾性率： ２０００〜２５０００ ｋｇ／ｍ
＋ｎ’、耐熱温度： １１１１（１０〜１２００℃）の
フィラメントにアプリケーターで後記表面処理剤を塗布
した。ついで、フィラメント（４００本）を集束し、１
本のストランド（束）としてボビンに捲き取った（ケー
キ）。該ストランドケーキを１００℃、２時間で乾燥し
た後、ストランド４０本を集束しながら捲き取り、さら
に１２０’Ｃ１３時間で乾燥しロービングを作成した。
イドガラス（Ｓ＋Ｏｔ：４．８モル％、Ａ Ｉ ｔＯ，
：３２．３モル％、Ｓ ＋ ３Ｎ４ ： １４．５モル
％、ＣａＯ：４８．４モル％；強度５００６００ ｋｇ
／ｍｍ”、弾性率： ２０００〜２５０００ ｋｇ／ｍ
＋ｎ’、耐熱温度： １１１１（１０〜１２００℃）の
フィラメントにアプリケーターで後記表面処理剤を塗布
した。ついで、フィラメント（４００本）を集束し、１
本のストランド（束）としてボビンに捲き取った（ケー
キ）。該ストランドケーキを１００℃、２時間で乾燥し
た後、ストランド４０本を集束しながら捲き取り、さら
に１２０’Ｃ１３時間で乾燥しロービングを作成した。
表面処理剤の組成はっぎのとおりである。
ビニルトリエトキシシラン Ｉテトラエチトン
ベンタミン ０．５水 ９３．５ 第１図に示すごと（、上記方法により作成したロービン
グ１６本を送り出しローラーｌより捲き出した。該ロー
ビングを樹脂槽２にてビニルエステル樹脂（リポキシＲ
８０６昭和高分子（株）製）溶液３に浸漬した。ついで
、金型４を通過させ、加熱炉５（入口８０℃、中央１３
５℃）にて硬化を行い、引き抜き双ローラ−６にて引き
抜き、６Ｘ３ｔの角棒を作成した（繊維含有率６０体積
％）。
ベンタミン ０．５水 ９３．５ 第１図に示すごと（、上記方法により作成したロービン
グ１６本を送り出しローラーｌより捲き出した。該ロー
ビングを樹脂槽２にてビニルエステル樹脂（リポキシＲ
８０６昭和高分子（株）製）溶液３に浸漬した。ついで
、金型４を通過させ、加熱炉５（入口８０℃、中央１３
５℃）にて硬化を行い、引き抜き双ローラ−６にて引き
抜き、６Ｘ３ｔの角棒を作成した（繊維含有率６０体積
％）。
この角棒（ＦＲＰ）の物性を測定した結果を第１表に示
す。
す。
比較例１〜３
下記の市販の繊維を補強繊維として用い、実施例１と同
様にしてＦＲＰを製造した。結果を第１表に示す。
様にしてＦＲＰを製造した。結果を第１表に示す。
比較例１ （ＣＦＲＰ）：
炭素繊維 トレカＴ−３００東しく株）製比較例２ （
ＣＦ’ＲＰ）・ Ｅガラス繊維 グラスロン 旭グラスファイバー（株）製比較例３ （
ＡＦＲＰ）： アラミド繊維 ゲブラー４９ デュポン社製［測定方法
］ 実施例１１比較例１〜３にて得られた各Ｆ Ｒｌ）の物
性はっぎの方法にて測定した。なお、補強繊維の配合量
はいずれも６０体積％である。
ＣＦ’ＲＰ）・ Ｅガラス繊維 グラスロン 旭グラスファイバー（株）製比較例３ （
ＡＦＲＰ）： アラミド繊維 ゲブラー４９ デュポン社製［測定方法
］ 実施例１１比較例１〜３にて得られた各Ｆ Ｒｌ）の物
性はっぎの方法にて測定した。なお、補強繊維の配合量
はいずれも６０体積％である。
引張強度： Ｊ ｒ Ｓ Ｋ７０５４
引っ張り弾性、 Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ７０５４曲１−１”
１度： Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ７０５５曲げ弾性： Ｊ Ｉ
Ｓ Ｋ７０５５ 圧縮強度： Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ７０５６ 層間剪断強度： Ｉ ＬＳＳ （Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ７０５
７）アイゾツト衝撃強度：ＪＩＳ Ｋ６９１１第 表 第１表から明らかなごとく、本発明のＦＲＰは他のＦＲ
Ｐに比べて全ての性能をバランスよく備えている。
１度： Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ７０５５曲げ弾性： Ｊ Ｉ
Ｓ Ｋ７０５５ 圧縮強度： Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ７０５６ 層間剪断強度： Ｉ ＬＳＳ （Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ７０５
７）アイゾツト衝撃強度：ＪＩＳ Ｋ６９１１第 表 第１表から明らかなごとく、本発明のＦＲＰは他のＦＲ
Ｐに比べて全ての性能をバランスよく備えている。
λ弊空舛敦
本発明のガラス繊維強化プラスチックは、優れた強度、
弾性を有するオキシナイトライドガラス繊維を補強繊維
とし、しかもマトリックス樹脂との接着性に優れるため
、高強度、高剛性を有しつつ、高靭性（耐衝撃性）、高
界面ズリ強度、高圧縮強度を有する。
弾性を有するオキシナイトライドガラス繊維を補強繊維
とし、しかもマトリックス樹脂との接着性に優れるため
、高強度、高剛性を有しつつ、高靭性（耐衝撃性）、高
界面ズリ強度、高圧縮強度を有する。
第１図は、本発明ガラス繊維強化プラスチックを製造す
る装置の〜具体例を示す概略図である。 図中の主な符号は次の通りである。 ２：樹脂槽、５：加熱炉。 特許出願人 株式会社 島津製作所
る装置の〜具体例を示す概略図である。 図中の主な符号は次の通りである。 ２：樹脂槽、５：加熱炉。 特許出願人 株式会社 島津製作所
Claims (1)
- （１）有機表面処理剤および架橋剤よりなる表面皮膜を
有するオキシナイトライドガラス繊維、並びに該繊維に
含浸されたプラスチックマトリックスからなることを特
徴とするガラス繊維強化プラスチック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20098988A JP2621399B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | ガラス繊維強化プラスチック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20098988A JP2621399B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | ガラス繊維強化プラスチック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0249032A true JPH0249032A (ja) | 1990-02-19 |
| JP2621399B2 JP2621399B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=16433655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20098988A Expired - Lifetime JP2621399B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | ガラス繊維強化プラスチック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621399B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5418097A (en) * | 1992-04-07 | 1995-05-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Color image recording method and apparatus |
| JP2009212227A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Nec Corp | 配線基板及び製造方法 |
-
1988
- 1988-08-10 JP JP20098988A patent/JP2621399B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5418097A (en) * | 1992-04-07 | 1995-05-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Color image recording method and apparatus |
| JP2009212227A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Nec Corp | 配線基板及び製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2621399B2 (ja) | 1997-06-18 |
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