JP2002060250A

JP2002060250A - ガラスストランド

Info

Publication number: JP2002060250A
Application number: JP2000246814A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nishibori; 真治西堀
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2002-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、耐熱アルカリ性に優れ、ストラン
ドの結束性が良好で、ガラス繊維の含有率を上げること
なく珪酸カルシウム板の機械的強度を高くできるガラス
ストランドを提供することを目的とするものである。【構成】本発明のガラスストランドは、ＺｒＯ₂を１
４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ストランドにおいて、ストランド
番手が３０ｔｅｘ以下で、サイジング剤が、エチレンの
含有率が５質量％以上のエチレン酢酸ビニル共重合体樹
脂を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガラスストランドに
関し、特に珪酸カルシウム板やＧＲＣの補強材として好
適なガラスストランドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】耐アルカリ性ガラスストランドは、珪酸
カルシウム板やガラス繊維を複合させたＧＲＣ（Ｇｌａ
ｓｓｆｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅ
ｔｅ）の補強材として広く用いられており、珪酸カルシ
ウム板やＧＲＣに対して、脆性を補い、引張強度、曲げ
強度、衝撃強度を向上させる有効な手段として一般に認
識されている。

【０００３】ガラス繊維の製造は、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引き出すことに
よって得られるガラスフィラメントに、アプリケータを
用いてサイジング剤を塗布した後、数十本から数百本の
ガラスフィラメントからなるストランドに分糸し、これ
らを引き揃えた後、紙管に巻き取ってケーキを作製する
紡糸工程、巻き取ったケーキを乾燥し、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、乾燥
したケーキからガラスストランドを解舒しながらカット
し、チョップドストランドを製造したり、数個のケーキ
から解舒されたガラスストランドを一緒に束ねて巻き取
ることによりロービングを製造する加工工程からなる。

【０００４】サイジング剤は、紡糸工程において形成さ
れるガラス繊維表面に傷が入るのを防止したり、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ガ
ラスストランドに結束性を付与し、珪酸カルシウム板や
ＧＲＣ成型時の作業性を向上させる機能を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】珪酸カルシウム板は、
ガラスストランド、セメント、珪石粉、珪藻土、水等を
含むスラリーを１８０℃、約１０時間、１０気圧のオー
トクレーブ処理することによって得られる。そのため、
珪酸カルシウム板に使用するガラスストランドは、この
オートクレーブ処理に耐え劣化することがない、いわゆ
る耐熱アルカリ性に優れていなければならない。

【０００６】また、珪酸カルシウム板において、その機
械的強度を高めることも要求されており、機械的強度を
上げるためには、ガラス繊維の含有率を上げることが最
も有効な手段であるが、ガラス繊維の含有率を上げる
と、スラリーの流動性が低下し、また、製造コストにお
いても不利になる。

【０００７】また珪酸カルシウム板成形時の作業性は、
ストランドの結束性にも左右され、ストランドの結束性
が悪いと、チョップドストランドを含むスラリーを混錬
する際に、ストランドの解繊やストランド割れが発生
し、ガラス繊維の分散が不均一になり、均質な製品を作
ることができず、また、スラリーの流動性が低下して作
業性が悪くなる。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、耐熱アルカリ性に優れ、ストランドの結束性が良
好で、ガラス繊維の含有率を上げることなく珪酸カルシ
ウム板の機械的強度を高くできるガラスストランドを提
供することを目的とするものである。

【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、ストランド番
手を３０ｔｅｘ以下にし、エチレンの含有率が５質量％
以上のエチレン酢酸ビニル共重合体樹脂を含むサイジン
グ剤によりガラス繊維の表面を処理すると、耐熱アルカ
リ性に優れ、ストランド番手が小さくてもストランドの
結束性が良好で且つ珪酸カルシウム板成型時における作
業性が良好であり、珪酸カルシウム板におけるガラス繊
維の含有率が低くても、高い機械的強度が得られること
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ストランドは、Ｚ
ｒＯ₂を１４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ストランドにおいて、
ストランド番手が３０ｔｅｘ以下で、サイジング剤が、
エチレンの含有率が５質量％以上のエチレン酢酸ビニル
共重合体樹脂を含むことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明のガラスストランドは、ＺｒＯ₂を１４
質量％以上含有するため、耐アルカリ性に優れており、
これを珪酸カルシウム板の補強材として使用してもセメ
ント中のアルカリ性物質により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
張強度が低下するのを防止でき、珪酸カルシウム板の補
強材として使用しても、珪酸カルシウム板の機械的強度
の低下を抑制できる。

【００１２】本発明において使用可能な耐アルカリ性に
優れるガラスストランドの具体的組成は、質量％で、Ｓ
ｉＯ₂ ５４〜６５％、ＺｒＯ₂ １４〜２５％、Ｌｉ₂
Ｏ０〜５％、Ｎａ₂Ｏ１０〜１７％、Ｋ₂Ｏ０〜８
％、Ｒ（ただし、Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ
を表す）０〜１０％、ＴｉＯ₂ ０〜７％、Ａｌ₂Ｏ ₃
０〜２％であり、より好ましくは、質量％で、ＳｉＯ
₂ ５７〜６４％、ＺｒＯ₂ １８〜２４％、Ｌｉ₂Ｏ
０．５〜３％、Ｎａ₂Ｏ１１〜１５％、Ｋ₂Ｏ１〜５
％、Ｒ（ただし、Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ
を表す）０．２〜８％、ＴｉＯ₂ ０．５〜５％、Ａｌ₂
Ｏ₃ ０〜１％である。

【００１３】また、ガラス繊維の含有率が同じ場合に
は、ストランド番手が小さいほど機械的強度が向上する
が、本発明のガラスストランドは、ストランド番手が３
０ｔｅｘ以下であるため、１質量％程度の低いガラス繊
維の含有率であっても、珪酸カルシウム板の機械的強度
を高くすることができる。

【００１４】また、本発明のガラスストランドは、サイ
ジング剤が、エチレンの含有率が５質量％以上のエチレ
ン酢酸ビニル供重合体樹脂を含むため、ストランド番手
が小さくなってもストランドの結束性が良好で、耐熱ア
ルカリ性も向上する。すなわち、ストランド番手が小さ
くなると、ストランドの結束性が悪くなるが、エチレン
の含有率が５質量％以上のエチレン酢酸ビニル供重合体
樹脂がストランドの結束性を向上させるため、ストラン
ドの番手が小さくなってもストランドの結束性が良好
で、耐アルカリ性や耐水性の高いエチレンを５質量％以
上導入しているため、耐熱アルカリ性に優れるからであ
る。

【００１５】サイジング剤中におけるエチレンの含有率
が５質量％以上のエチレン酢酸ビニル共重合体樹脂の含
有量は、固形分表示で３．０〜８．０質量％が好まし
く、さらに好ましくは４．０〜６．０質量％である。す
なわち、エチレンの含有率が５質量％以上のエチレン酢
酸ビニル供重合体樹脂が３．０質量％より少ないと上記
効果が得られにくく、８．０質量％より多いとガラスス
トランド表面に粘着性が出てくるため、ガムアップなど
を引き起こすためである。

【００１６】また、サイジング剤がパラフィンワックス
を含有してなると、ガラスストランドの滑性が向上する
ため、ストランド番手が小さくなっても、ＧＲＣ成形時
のモルタルの流動性が低下することが無く好ましい。

【００１７】また、パラフィンワックスは、融点が１１
０〜１５０℃のものが好ましく、その含有量は、固形分
表示で０．０５〜０．８０質量％、好ましくは、０．１
〜０．６質量％である。すなわち、パラフィンワックス
が０．０５質量％より少ないと上記効果が得られず、
０．８０質量％より多いとストランドの結束性が著しく
低下するため、珪酸カルシウム板成形時の作業性が悪化
しやすい。

【００１８】サイジング剤が、酢酸ビニル樹脂を、固形
分表示で、１．０〜３．０質量％、好ましくは２．０〜
６．０質量％含有すると、非常に硬いフィルムを形成す
る酢酸ビニル樹脂により、ガラスストランドの弾性が増
大し、カット後も変形することなく、直線状のチョップ
ドストランドになるため、珪酸カルシウム板の機械的強
度（補強効果）が増大するため好ましい。すなわち、
１．０質量％より少ないと、上記効果が得られず、７．
０質量％より多いと、ストランドが脆くなり、ストラン
ド割れが生じ、珪酸カルシウム板成型時の作業性を悪化
させるからである。

【００１９】また、サイジング剤が、シランカップリン
グ剤を、固形分表示で、０．１〜２．０質量％、好まし
くは０．２〜０．８％含有してなると、ガラス繊維表面
に均一なシランカップリング剤からなる保護層が形成さ
れ、ガラス繊維表面に傷が入ることを防止できることに
加えて、サイジング剤中の樹脂成分とガラス繊維との接
着性が向上するため好ましい。この保護層により、ガラ
ス繊維は、引っ張り強度が高く維持でき、糸切れなどを
生じにくくなる。

【００２０】シランカップリング剤としては、ウレイド
シラン、メタクリルシラン、アミノシラン、エポキシシ
ランなどがあり、カップリング剤の種類は特に限定され
ないが、より好ましくはアミノシランを用いると、サイ
ジング剤中の樹脂成分とガラスストランドとの接着性に
優れるため好ましい。

【００２１】本発明のガラスストランドは、珪酸カルシ
ウム板の補強材としてだけでなく、ＧＲＣの補強材とし
て使用すると、耐アルカリ性、ストランドの結束性及び
ＧＲＣ成型時の流動性に優れるため好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のガラスストランド
を実施例に基づいて詳細に説明する。表１に本発明のガ
ラスストランド（試料Ｎｏ．１〜５）を、表２に比較例
のガラスストランド（試料Ｎｏ．６、７）を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】表１、２に示すガラスストランドは、以下
のようにして作成した。

【００２６】まず、ＳｉＯ₂ ６１．０質量％、ＺｒＯ₂
１９．５質量％、Ｌｉ₂Ｏ１．５質量％、Ｎａ₂Ｏ
１２．３質量％、Ｋ₂Ｏ２．６質量％、ＣａＯ０．
５質量％、ＴｉＯ₂ ２．６質量％の組成を有する溶融
ガラスを、数百〜数千のノズルを有するブッシングから
引き出し、平均単ストランド直径が１３．５μｍとなる
ガラスストランドを紡糸した。

【００２７】次に、得られたガラスフィラメントの表面
にアプリケーターを用いて表１、２に示すサイジング剤
を強熱減量が１．２質量％となるように調整して塗布
し、表１、２のストランド番手となるように分糸後スト
ランドを紙管に巻き取ってケーキを作製した。

【００２８】尚、アミノシランカップリング剤として
は、γアミノプロピルトリエトキシシラン（サイラエー
スＳ３３０：チッソ（株）製）を使用した。

【００２９】次いでそのケーキを１３０℃、１０時間の
条件で乾燥し、ケーキからストランドを解舒しながら１
３ｍｍ長に切断し、チョプドストランドを作成した。

【００３０】ＧＲＣは、セメント１００質量部に対し
て、珪砂５０質量部、水４２質量部の比率で混合しモル
タルを作成し、そのモルタルに対し１質量％のチョップ
ドストランドを混練後、成型枠にモルタルを流し込み、
自然養生することによって作製した。

【００３１】また、珪酸カルシウム板は、ポルトランド
セメント１００質量部に対して、珪石粉６７質量部、パ
ルプ８．８質量部、チョップドストランドを３．５質量
部を水の中に投入し混合し、そのスラリーをシートマシ
ンによって板状に成型し、１８０℃、１０時間、１０気
圧のオートクレーブ処理を行い作製した。

【００３２】次に、得られた試料Ｎｏ．１〜７の各チョ
ップドストランドを用い、モルタル中でのストランドの
結束性、ＧＲＣ成型時のモルタルの流動性及び耐熱アル
カリ性を測定し、作製したＧＲＣ及び珪酸カルシウム板
の機械的強度を曲げ強度によって評価した。

【００３３】モルタル中でのストランドの結束性は、セ
メント２５０ｇ、珪砂２５０ｇ、水１２０ｇからなるモ
ルタルにチョップドストランド３ｇを投入し、攪拌機を
使用して４００ｒｐｍで５分間強制撹拌した後、チョッ
プドストランドの集束状態を目視で観察して評価した。
評価は、１０点満点評価で、１点はほとんど解繊してお
り、１０点はほとんど解繊していない状態を示す。

【００３４】ＧＲＣ成型時のモルタルの流動性は、タッ
ピングフロー値により評価した。タッピングフロー値
は、オムニミキサーで作製したセメント１０ｋｇ、珪砂
５ｋｇ、水４．２ｋｇのモルタルに対し３質量％のチョ
ップドストランドを混入したＧＲＣモルタルを使用し、
ＪＩＳＲ５２０１のフロー試験に準じて測定した。

【００３５】また、耐熱アルカリ性は、水酸化ナトリウ
ム５ｇ、水４９５ｇの水溶液を煮沸し、その中に各チョ
ップドストランドを投入し、１５分後のチョップドスト
ランドの解繊状態を目視で評価し、解繊していなければ
“○”、解繊していれば“×”とした。

【００３６】また、ＧＲＣの曲げ強度測定は、作製後４
週間経過したＧＲＣ試験体（２７５×５０×１５ｍｍ）
を３点載荷方式で、スパン２２５ｍｍ、テストスピード
２ｍｍ／ｍｉｎの条件で行った。珪酸カルシウム板の曲
げ強度測定は、珪酸カルシウム板板試験体（１２５×５
０×７ｍｍ）を用い、３点載荷方式で、スパン１００ｍ
ｍ、テストスピード２ｍｍ／ｍｉｎの条件で行った。

【００３７】表１から明らかなように、実施例Ｎｏ．１
〜５は、エチレン含有率が１０質量％のエチレン酢酸ビ
ニル共重合体樹脂を使用しているため、耐熱アルカリ性
に優れ、ストランド番手が３０ｔｅｘ以下であってもス
トランドの結束性が良好である。また、ストランドの番
手が３０ｔｅｘ以下であるため、ＧＲＣや珪酸カルシウ
ムの曲げ強度が高い。さらに、サイジング剤がパラフィ
ンワックスを含有するため、ストランド番手が小さくな
ってもタッピングフロー値が変わらず、ＧＲＣ成型時の
モルタルの流動性が低下することが無い。

【００３８】それに対して、表２に示すように、比較例
Ｎｏ．６、７は、酢酸ビニル樹脂やエチレンの含有量が
５質量％より少ないエチレン酢酸ビニル共重合体樹脂を
使用しているため、耐熱アルカリ性やストランドの結束
性が低かった。また、ストランド番手が３０ｔｅｘより
大きいため、ＧＲＣや珪酸カルシウム板の曲げ強度が低
かった。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明のガラスストランド
は、優れた耐熱アルカリ性を有し、ストランドの結束性
が良好で、ガラス繊維の含有率を上げることなく珪酸カ
ルシウム板の機械的強度を高くできるため、珪酸カルシ
ウム板やＧＲＣの補強材として好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｄ０６Ｍ 13/513 Ｄ０６Ｍ 15/333 15/333 101:00 // Ｄ０６Ｍ 101:00 Ｃ０３Ｃ 25/02 Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＺｒＯ₂を１４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ストラ
ンドにおいて、ストランド番手が３０ｔｅｘ以下で、サ
イジング剤が、エチレンの含有率が５質量％以上のエチ
レン酢酸ビニル共重合体樹脂を含むことを特徴とするガ
ラスストランド。
【請求項２】サイジング剤が、固形分表示で、エチレン
の含有率が５質量％以上のエチレン酢酸ビニル共重合体
樹脂を３．０〜８．０質量％、パラフィンワックスを
０．０５〜０．８０質量％、酢酸ビニル樹脂を１．０〜
３．０質量％、シランカップリング剤を０．１〜２．０
質量％含有してなることを特徴とする請求項１記載のガ
ラスストランド。
【請求項３】珪酸カルシウム板やＧＲＣの補強材として
用いることを特徴とする請求項１，２記載のガラススト
ランド。