JP2003002696A - ガラス繊維強化樹脂用ガラス繊維及びそれを用いたガラス繊維強化樹脂 - Google Patents

ガラス繊維強化樹脂用ガラス繊維及びそれを用いたガラス繊維強化樹脂

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、耐酸性に優れたARガラス繊維や
Cガラス繊維を使用しても、ガラス繊維強化樹脂の補強
効果に優れたガラス繊維強化樹脂用ガラス繊維と、この
ガラス繊維を補強材として用いたガラス繊維強化樹脂を
提供することを目的とする。 【構成】 本発明のガラス繊維強化樹脂用ガラス繊維
は、マトリックス樹脂を30質量%以上含有するガラス
繊維強化樹脂の補強材として使用し、アルカリ金属酸化
物を6質量%以上含有するガラス繊維において、硫酸ア
ンモニウムを含む集束剤が塗布されてなることを特徴と
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、FRPやFRTP
等のガラス繊維強化樹脂用ガラス繊維と、それを補強材
として用いたガラス繊維強化樹脂に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ガラス繊維は、溶融ガラスを白
金製ブッシングの底部に設けられた多数のノズルから引
き出すことによって成形され、各ガラス繊維(ガラスフ
ィラメント)の表面には、集束剤が塗布された後、数百
〜数千本束ねられて1本のストランドとされてから巻き
取られる。
【0003】また、ガラス繊維強化樹脂は上記のように
して得られたストランドを所定長に切断してガラスチョ
ップドストランドにした後、これを熱可塑性樹脂や熱硬
化性樹脂等のマトリックス樹脂と混練し、次いで各種の
成形法で所定形状に成形することによって製造される。
【0004】上記集束剤は、マトリックス樹脂となる各
種樹脂との接着性や混練工程での流動性を考慮して、ウ
レタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、カップリン
グ剤、潤滑剤、帯電防止剤等を含んでいる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ガラス繊維
強化樹脂の補強材としては、従来よりEガラス繊維が広
く用いられているが、Eガラス繊維は、耐酸性が不十分
であるため、酸性物質と接触する用途に使用されると、
浸食され、強度が低下するという問題が生じる。
【0006】耐酸性に優れたガラス繊維としては、AR
ガラス繊維やCガラス繊維が存在し、これらを酸性物質
と接触する用途のガラス繊維強化樹脂の補強材として用
いると、酸性物質によるガラス繊維の浸食を抑制でき
る。
【0007】しかしながら、これらのガラス繊維は、ア
ルカリ金属酸化物を多く含有するため、熱可塑性樹脂や
熱硬化性樹脂との混練中にガラス中のアルカリ成分が溶
出し、ガラス繊維と樹脂との界面での接着性を低下さ
せ、ガラス繊維強化樹脂の強度低下を招くという新たな
問題を生じさせている。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、耐酸性に優れたARガラス繊維やCガラス繊維を
使用しても、ガラス繊維強化樹脂の補強効果に優れたガ
ラス繊維強化樹脂用ガラス繊維と、このガラス繊維を補
強材として用いたガラス繊維強化樹脂を提供することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のガラス繊維強化
樹脂用ガラス繊維は、マトリックス樹脂を30質量%以
上含有するガラス繊維強化樹脂の補強材として使用し、
アルカリ金属酸化物を6質量%以上含有するガラス繊維
において、硫酸アンモニウムを含む集束剤が塗布されて
なることを特徴とする。
【0010】また本発明のガラス繊維強化樹脂は、アル
カリ金属酸化物を6質量%以上含有するガラス繊維を補
強材として使用し、マトリックス樹脂を30質量%以上
含有するガラス繊維強化樹脂において、該ガラス繊維に
は、硫酸アンモニウムを含む集束剤が塗布されてなるこ
とを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のガラス繊維強化樹脂用ガ
ラス繊維は、硫酸アンモニウムを含む集束剤が塗布され
ているため、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂との混練中に
おいて、ガラス中のアルカリ成分がガラス繊維と樹脂と
の界面へ溶出する現象を抑制することができ、ガラス繊
維と樹脂との接着性が向上する。そのため、耐酸性に優
れるが、アルカリ成分を多量に含有するARガラス繊維
やCガラス繊維を使用しても、ガラス繊維強化樹脂の補
強効果が向上する。
【0012】硫酸アンモニウムの含有量は固形分表示
で、0.3〜1.5質量%が好ましい。すなわち、硫酸
アンモニウムが0.3質量%よりも少ないと、ガラス中
のアルカリ成分の溶出を十分に抑制し難く、1.5質量
%よりも多いと、ガラス繊維と樹脂の界面に余分な硫酸
アンモニウムが存在することになって補強効果が低下す
る。
【0013】本発明のガラス繊維強化樹脂用ガラス繊維
は、SiO2が57質量%以上含まれると耐酸性に優れ
るため好ましく、具体的には、質量%で、SiO2
7〜65%、ZrO2 14〜25%、Li2O 0〜5
%、Na2O 10〜17%、K2O 0〜8%、R(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%、ZrO2 18〜24%、Li2O0.5〜3
%、Na2O 11〜15%、K2O 1〜5%、R(た
だし、Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Znを表す)
0.2〜8%、TiO2 0.5〜5%、Al23
〜1%の組成を有する耐酸性及び耐アルカリ性に優れる
ARガラス繊維や、質量%で、SiO2 65%、Na2
O+K2O 8%、B23 6%、CaO 14%、M
gO 3%、Al23 4%の組成を有する耐酸性に優
れたCガラスである。
【0014】本発明のガラス繊維強化樹脂は、マトリッ
クス樹脂が30質量%以上、好ましくは、30〜97質
量%含有し、ガラス繊維は乾燥した状態で使用すること
が望ましい。
【0015】本発明のガラス繊維強化樹脂のマトリック
ス樹脂は特に制限されないが、熱可塑性樹脂の場合、ポ
リプロピレン樹脂が、熱硬化性樹脂の場合、ポリエステ
ル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が好適であ
る。
【0016】また、本発明における集束剤は、必要に応
じて、シランカップリング剤、ウレタン樹脂、アクリル
樹脂、エポキシ樹脂、潤滑剤、帯電防止剤等の各成分を
含むことができる。シランカップリング剤としては、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、ウレイドシランが使用可能であるが、アミノ
シランは樹脂との接着性が特に優れているため好まし
い。
【0017】ガラス繊維に対する集束剤の付着率は、
0.1〜2質量%が好ましい。集束剤の付着率が、0.
1質量%より少なくなると、ガラス繊維が毛羽立ち、作
業性が悪くなり、また集束剤の付着率が2質量%より多
くなると、その効果は増大せず、経済的でない。
【0018】
【実施例】以下、本発明のガラス繊維強化樹脂用ガラス
繊維及びガラス繊維強化樹脂を実施例に基づいて詳細に
説明する。尚、集束剤の配合は固形分換算とする。
【0019】表1は、本発明のガラス繊維の実施例(試
料No.1〜3)と比較例(試料No.4、5)を示す
ものである。
【0020】
【表1】
【0021】表中のNo.1〜5の各試料は、次のよう
にして作製した。
【0022】まず、ブッシングのノズルから紡糸された
ガラス単繊維(直径13μm)に、表1に示す集束剤
を、その付着率が0.5%になるようにアプリケーター
を用いて塗布した後、それを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、このケーキを解舒しながら長さ3mmに切断し、乾
燥することによって、ガラスチョップドストランドを得
た。
【0023】尚、試料No.1〜4はARガラス繊維を
用い、その組成は、質量%でSiO 2 61.0%、Z
rO2 19.5%、Li2O 1.5%、Na2O 1
2.3%、K2O 2.6%、CaO 0.5%、Ti
2 2.6%であり、試料No.5はEガラス繊維を
用い、その組成は、質量%で、SiO2 55%、Ca
O21.5%、Al23 14%、B23 7.5%、
Na2O 0.3%、K2O 0.2%、MgO 1.0
%、TiO2 0.5%である。
【0024】次に、このガラスチョップドストランド2
0質量%と、ポリプロピレン77質量%、無水マレイン
酸変性ポリプロピレン3質量%を240℃で加熱しなが
ら混練し、ペレット化した後、このペレットを射出成形
することによってガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形品を
作製した。
【0025】こうして得られた各ガラス繊維強化熱可塑
性樹脂成形品について、常態での引張強度及び曲げ強度
と、70℃の10%H2SO4水溶液に30日間浸漬した
後、及び70℃の30%水酸化カリウム水溶液に30日
間浸漬した後の引張強度を測定し、その結果を表1に示
した。引張強度は、ASTM D−638に基づいて測
定し、曲げ強度をASTM D−790に基づいて測定
した。
【0026】表から明らかなように、集束剤として、硫
酸アンモニウムを添加した実施例No.1〜3の各試料
は、硫酸アンモニウムを添加しているため、常態での引
張強度と曲げ強度が高く、H2SO4水溶液浸漬後及び水
酸化カリウム水溶液浸漬後も引張強度が低下せず、耐酸
性と耐アルカリ性に優れていた。
【0027】これに対して、硫酸アンモニウムを添加し
ていない比較例No.4の試料は、常態での引張強度と
曲げ強度が低かった。Eガラス繊維を用いた比較例N
o.5の試料は、H2SO4水溶液浸漬後及び水酸化カリ
ウム水溶液浸漬後、引張強度がそれぞれ約15%低下し
た。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明のガラス繊維強化樹
脂用ガラス繊維は、アルカリ金属酸化物を多く含有する
ARガラス繊維やCガラス繊維を使用しても、ガラス繊
維強化樹脂の補強効果に優れ、ガラス繊維強化樹脂成形
品の耐酸性を向上させることが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C08K 9/02 C08L 101/00 4L033 C08L 101/00 D06M 13/513 D06M 11/55 101:00 13/513 C03C 25/02 N // D06M 101:00 D06M 11/04 L Fターム(参考) 4F072 AA02 AA05 AA07 AA08 AB09 AC02 AC05 AD04 AD13 AD23 AD37 AF03 4G060 BA01 BB02 BC01 BC02 BD05 BD15 CA26 CB09 CB22 CB33 CB36 4G062 AA05 BB01 DA06 DB01 DB02 DB03 DC01 DD01 DE01 DE02 DE03 DF01 EA01 EA02 EA03 EB04 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EF01 EF02 EF03 EG01 EG02 EG03 FA01 FA10 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 MM01 NN34 4J002 BB121 BB212 DG048 DL006 EX077 FA046 FB076 FD016 4L031 AA26 AB04 BA15 BA17 BA33 4L033 AA09 AB01 AC12 AC15 BA96 CA18 CA50

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリックス樹脂を30質量%以上含
    有するガラス繊維強化樹脂の補強材として使用し、アル
    カリ金属酸化物を6質量%以上含有するガラス繊維にお
    いて、硫酸アンモニウムを含む集束剤が塗布されてなる
    ことを特徴とするガラス繊維強化樹脂用ガラス繊維。
  2. 【請求項2】 アルカリ金属酸化物を6質量%以上含
    有するガラス繊維を補強材として使用し、マトリックス
    樹脂を30質量%以上含有するガラス繊維強化樹脂にお
    いて、該ガラス繊維には、硫酸アンモニウムを含む集束
    剤が塗布されてなることを特徴とするガラス繊維強化樹
    脂。
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