JP2002053346A - ガラスチョップドストランド - Google Patents

ガラスチョップドストランド

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JP2002053346A
JP2002053346A JP2000240834A JP2000240834A JP2002053346A JP 2002053346 A JP2002053346 A JP 2002053346A JP 2000240834 A JP2000240834 A JP 2000240834A JP 2000240834 A JP2000240834 A JP 2000240834A JP 2002053346 A JP2002053346 A JP 2002053346A
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JP
Japan
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mass
chopped strand
glass
glass chopped
sizing agent
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Pending
Application number
JP2000240834A
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English (en)
Inventor
Motomi Sugiyama
基美 杉山
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/001Alkali-resistant fibres
    • C03C13/002Alkali-resistant fibres containing zirconium

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セメントスラリー中で容易に解繊し、寒冷地
でも使用できる耐アルカリ性ガラス繊維からなるガラス
チョップドストランドを提供する。 【構成】 ZrO2を14質量%以上、アルカリ金属酸
化物を10質量%以上含有し、その表面がサイジング剤
によって処理されてなるガラスチョップドストランドで
あって、該サイジング剤が分子鎖中に3%以下のウレタ
ン結合を有する分子量1000以上のポリアルキレンオ
キシドを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建築分野や土木分野で
用いられるセメント系材料の補強材として適したガラス
チョップドストランドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、耐アルカリ性に優れたガラス
繊維として、ZrO2を14質量%以上含有する耐アル
カリ性ガラス繊維が知られており、このガラス繊維を所
定長に切断することによってガラスチョップドストラン
ドを作製し、これをセメント系材料の補強材としてセメ
ントスラリー中で解繊させて使用すると、十分な補強効
果を得ることができることは一般に認識されている。
【0003】このガラス繊維の構成成分であるZrO2
は、アルカリ性物質に対して非常に強く、これを多量に
(具体的には14質量%以上)含有することによってガ
ラスの耐アルカリ性を向上させている。
【0004】但し、このようなZrO2を多量に含有す
るガラスは、非常に溶融し難いため、融剤としてアルカ
リ金属酸化物(Li2O、Na2O、K2O)を多量に
(具体的には、10質量%以上)含有させることによっ
て、ガラスの溶融性を向上している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ガラスチョップドスト
ランドの製造工程は、数百から数千のノズルを有するブ
ッシングから溶融ガラスを紡糸することによって得られ
るガラスフィラメント(ガラス単繊維)に、アプリケー
タを用いてサイジング剤を塗布した後、これらを引き揃
え、紙管に巻き取ってケーキを作製する紡糸工程、ケー
キを乾燥し、サイジング剤のフィルムをガラス繊維の表
面に形成する乾燥工程、ケーキの外層からストランドを
解舒しながら切断し、ガラスチョップドストランドを製
造する加工工程からなる。
【0006】上記したように、ガラス単繊維は、紡糸さ
れた直後に、サイジング剤(集束剤)で表面処理され、
通常、耐アルカリ性ガラス繊維のサイジング剤の材料と
しては、安定なポリ酢酸ビニル樹脂やアクリル樹脂が使
用されている。しかし、この耐アルカリ性ガラス繊維を
切断してガラスチョップドストランドを作製し、セメン
ト系材料の補強材として使用する場合、ガラスチョップ
ドストランドをセメントスラリー中に入れて解繊させる
ための攪拌時間が短いと、解繊状態が不均一となり、補
強効果が不十分となりやすいため、攪拌時間を非常に長
くする必要がある。
【0007】また水分を多量に(具体的には7質量%程
度)含有するウェットチョップドストランドは、セメン
トスラリー中での解繊性には優れているが、寒冷地では
凍結するため使用に適さない。つまりセメントスラリー
に投入することが出来ない。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、セメントスラリー中で容易に解繊し、寒冷地でも
使用できる耐アルカリ性ガラス繊維からなるガラスチョ
ップドストランドを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく種々の実験を繰り返した結果、従来のガラス
チョップドストランドが、セメントスラリー中での解繊
性が悪い理由は、ガラス繊維からアルカリ成分が多量に
溶出し、これがサイジング剤と反応して表面に強靱なフ
ィルムが形成され、ガラスチョップドストランドの解繊
を阻害しているからであることを見いだし、本発明を提
案するに至った。
【0010】すなわち本発明のガラスチョップドストラ
ンドは、ZrO2を14質量%以上、アルカリ金属酸化
物を10質量%以上含有し、その表面がサイジング剤に
よって処理されてなるガラスチョップドストランドであ
って、該サイジング剤が分子鎖中に3%以下のウレタン
結合を有する分子量1000以上のポリアルキレンオキ
シドを含むことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のガラスチョップドストラ
ンドは、ZrO2を14質量%以上含有するガラス繊維
からなるため、耐アルカリ性に優れており、これをセメ
ントスラリー中で解繊させ、セメント系材料の補強材と
して使用しても、セメント系材料中のアルカリ性物質に
よってガラス繊維が浸食されにくい。従ってアルカリ性
物質によって、ガラス繊維の引張強度が低下し難く、長
期間に亘って補強効果を維持することができる。またZ
rO2によってガラスの溶融性が低下するのをアルカリ
金属酸化物を10質量%以上含有することによって補っ
ている。
【0012】本発明で適した耐アルカリ性ガラス繊維の
具体的組成は、質量%で、SiO254〜65%、Zr
2 14〜25%、Li2O 0〜5%、Na2O 1
0〜17%、K2O 0〜8%、RO(ただし、Rは、
Mg、Ca、Sr、Ba、Znを表す) 0〜10%、
TiO2 0〜7%、Al23 0〜2%であり、より
好ましくは、質量%で、SiO2 57〜64%、Zr
2 18〜24%、Li2O 0.5〜3%、Na2
11〜15%、K2O 1〜5%、RO 0.2〜8
%、TiO2 0.5〜5%、Al23 0〜1%であ
る。
【0013】また本発明では、ガラス繊維の表面に塗布
されるサイジング剤が、分子鎖中に3%以下のウレタン
結合を有する分子量1000以上のポリアルキレンオキ
シドを含んでおり、このサイジング剤は、ガラス中のア
ルカリ成分と反応し難いため、ガラス繊維表面に強靱な
フィルムが形成されることがない。従ってこのガラス繊
維から形成されたガラスチョップドストランドは、セメ
ントスラリー中で解繊しやすく、短い作業時間(攪拌時
間)で、高強度のセメント系材料が得られる。
【0014】但し、このポリアルキレンオキシドの分子
鎖中に占めるウレタン結合の割合が3%より大きかった
り、分子量が1000未満であると、ガラスチョップド
ストランドの解繊性を向上するという効果は得られな
い。
【0015】さらに分子鎖中に3%以下のウレタン結合
を有する分子量1000以上のポリアルキレンオキシド
の量が多すぎると、セメントスラリー中に投入する前
に、ガラスチョップドストランドに毛羽立ちが発生しや
すくなるため好ましくない。よって、その含有量は、固
形分換算で1.0〜6.0質量%、好ましくは1.5〜
4.5質量%である。
【0016】また本発明において、ガラスチョップドス
トランドの水分率が高いと、寒冷地で気温が0℃以下に
なった際、ガラスチョップドストランドが凍結し、使用
できないため、水分率は0.5質量%以下とすることが
好ましい。因みにガラスチョップドストランドの水分率
は、ガラス繊維への冷却水の噴霧量、サイジング剤から
の水分塗布量、ケーキのエージングや乾燥条件を変化さ
せることによって調整でき、JIS R3420の方法
に基づいて測定することが可能である。
【0017】さらに上記したようにケーキは、多数のガ
ラス繊維が集束した状態で巻き取られた形態を有してい
るため、これを解舒する際の解舒性を向上し、毛羽立ち
等の発生を抑えることは、ガラスチョップドストランド
製造時の切断加工性を向上させる上で非常に重要であ
る。
【0018】ガラス繊維の解舒性を向上させるために
は、サイジング剤中に、ポリアルキルポリアミンアルキ
ルアマイド誘導体等のポリアミン系活性剤を含有させる
ことが好ましい。ただし、ポリアミン系活性剤を多量に
含有させると、ガラス繊維に粘着性を与え、ガムアップ
が発生しやすくなるため好ましくない。因みに、ガムア
ップとは、ガラス繊維の表面に付着したサイジング剤
が、加工工程で使用される各種治具の接触部に摩擦によ
り付着したものであり、これが肥大化すると、ガラス繊
維の切断の原因となる。よって、ポリアミン系活性剤
は、固形分換算で0.01〜0.5質量%、好ましくは
0.03〜0.3質量%含有させることが望ましい。
【0019】またサイジング剤中に、アミノシラン、エ
ポキシシラン、メタクリルシラン、ビニルシラン、ウレ
イドシラン等のシランカップリング剤を含有させると、
ガラス繊維の糸切れを防止できるため好ましいが、これ
を多量に含有させると、セメントスラリー中での解繊性
が低下する。よってシランカップリング剤は、固形分換
算で0.05〜1.0質量%、好ましくは0.1〜0.
5質量%含有させることが望ましい。
【0020】さらにサイジング剤中に、ポリ酢酸ビニル
樹脂を含有させると、ガラスチョップドストランドの集
束性が向上し、作業性が良くなるため好ましいが、これ
を多量に含有させると、セメントスラリー中での解繊性
が低下する。よってポリ酢酸ビニル樹脂は、固形分で
1.0〜5.0質量%、好ましくは2.0〜4.0質量
%含有させることが望ましい。
【0021】このようなサイジング剤は、紡糸工程にお
いて形成されるガラス繊維の表面に傷が入るのを防止し
たり、ガラスストランドに結束性を付与し、加工工程に
おける毛羽の発生や、糸切れを防止する機能及びセメン
トスラリー中で容易にガラス繊維を解繊し、セメントス
ラリー中に均一に分散するという機能を有しており、ガ
ラス繊維に対するサイジング剤の付着率は、0.3〜
1.0質量%が適している。すなわち、この付着率が
0.3質量%未満では、上記効果に乏しくなり、1.0
質量%より多いと製品コストが高くなるためである。因
みに、サイジング剤の付着率は、集束剤の固形分や紡糸
工程におけるアプリケータの回転数を変化させることに
よって調整でき、JIS R3420の方法に基づいて
測定することが可能である。
【0022】
【実施例】以下、本発明のガラスチョップドストランド
を実施例に基づいて詳細に説明する。
【0023】表1は、本発明のガラスチョップドストラ
ンドの実施例(試料No.1〜4)、表2は、比較例
(試料No.5、6)を示すものである。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】表中のNo.1〜6の各試料は、次のよう
にして調整した。
【0027】まず表の各成分を有する各サイジング剤を
準備し、ブッシングのノズルから紡糸されたガラス単繊
維(直径18μm)にアプリケータを用いて塗布した
後、2000本引き揃えてから紙管に巻き取ることによ
ってケーキを作製した。次いで、このケーキを乾燥した
後、ケーキの外層からガラスストランドを解舒しながら
切断し、13mmのガラスチョップドストランドを得
た。尚、ガラス繊維の組成は、質量%で、SiO2
1%、ZrO2 19.5%、Li2O 1.5%、Na2
O 12.3%、K2O 2.6%、CaO 0.5
%、TiO2 2.6%であり、サイジング剤中のポリア
ルキレンオキシドは、分子鎖中に2%のウレタン結合を
有し、表に示す分子量のものを使用した。またガラスチ
ョップドストランドのサイジング剤付着率と水分率は表
の値となるように調製した。
【0028】これらのガラスチョップドストランドを、
セメント100質量部、水40質量部からなるセメント
スラリー中に3重量%混入した後、攪拌機中に入れて4
00rpmの速度で攪拌し、ガラスチョップドストラン
ドが完全に解繊するまでの時間を測定し、その結果を表
に示した。
【0029】表から明らかなように、実施例であるN
o.1〜4の各試料は、解繊時間が60秒以下と短いた
め、優れた解繊性を有していることが理解できる。
【0030】一方、比較例であるNo.5の試料は、ポ
リアルキレンオキシドの分子量が500のサイジング剤
を使用したため、解繊時間が120秒と長かった。また
No.6の試料は、ポリアルキレンオキシドを含有せ
ず、代わりにアクリル樹脂を含有するサイジング剤を使
用したため、ガラス繊維の表面に強靱なフィルムが形成
され、10分間攪拌してもガラスチョップドストランド
が解繊することがなかった。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明のガラスチョップド
ストランドは、優れた耐アルカリ性を有し、ガラス中の
アルカリ成分とサイジング剤が反応して繊維表面に強靱
なフィルムが形成されることなく、セメントスラリー中
で容易に解繊するため、特にセメントスラリー中でガラ
スチョップドストランドを解繊させて製造するセメント
系材料の補強材として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G060 BA01 BB01 BC02 CB06 CB22 CB36 4G062 AA05 BB01 DA06 DB01 DB02 DB03 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EA02 EA03 EB04 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EF01 EF02 EF03 EG01 EG02 EG03 FA01 FB01 FB02 FB03 FC04 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM15 NN34

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ZrO2を14質量%以上、アルカリ金
    属酸化物を10質量%以上含有し、その表面がサイジン
    グ剤によって処理されてなるガラスチョップドストラン
    ドであって、該サイジング剤が、分子鎖中に3%以下の
    ウレタン結合を有する分子量1000以上のポリアルキ
    レンオキシドを含むことを特徴とするガラスチョップド
    ストランド。
  2. 【請求項2】 水分率が、0.5質量%以下であること
    を特徴とする請求項1記載のガラスチョップドストラン
    ド。
  3. 【請求項3】 サイジング剤が、固形分表示で、分子鎖
    中に3%以下のウレタン結合を有した分子量1000以
    上のポリアルキレンオキシドを1.0〜6.0質量%、
    ポリアミン系活性剤を0.01〜0.5質量%、シラン
    カップリング剤を0.05〜1.0質量%、ポリ酢酸ビ
    ニル樹脂を1.0〜5.0質量%含むことを特徴とする
    請求項1記載のガラスチョップドストランド。
  4. 【請求項4】 セメント系材料の補強材としてセメント
    スラリー中で解繊させて使用されることを特徴とする請
    求項1〜3記載のガラスチョップドストランド。
JP2000240834A 2000-08-09 2000-08-09 ガラスチョップドストランド Pending JP2002053346A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017115556A1 (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 日本電気硝子株式会社 ガラスストランド、ガラスロービング及びその製造方法

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