JP2003201165A - Fiber reinforced inorganic molding and production method therefor - Google Patents

Fiber reinforced inorganic molding and production method therefor

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JP2003201165A
JP2003201165A JP2001400478A JP2001400478A JP2003201165A JP 2003201165 A JP2003201165 A JP 2003201165A JP 2001400478 A JP2001400478 A JP 2001400478A JP 2001400478 A JP2001400478 A JP 2001400478A JP 2003201165 A JP2003201165 A JP 2003201165A
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glass fiber
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inorganic molded
reinforced inorganic
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JP2001400478A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Higashiyama
秀行 東山
Seitaro Onoe
清太朗 尾上
Hideki Endo
秀樹 遠藤
Koichi Shino
浩一 示野
Naoaki Fujita
直明 藤田
Masaki Tsujino
雅紀 辻野
Naoyuki Tsuda
直幸 津田
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Asahi Fiber Glass Co Ltd
AGC Inc
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Asahi Fiber Glass Co Ltd
Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass fiber reinforced inorganic molding which has excel lent mechanical properties, heat resistance, and water resistance, and to provide a production method therefor. <P>SOLUTION: The fiber reinforced inorganic molding is obtained by reinforcing an inorganic matrix hardened by the reaction between the metal salt of phosphoric acid and a hardening agent with glass fiber. The glass fiber is treated with a sizing agent containing an epoxy resin, and an aminosilane compound expressed by the formula of RSiX<SB>3</SB>(R is an amino-containing organic functional group; and X is a halogen atom or an alkoxy group). The molding is produced by impregnating a mixture containing the metal salt of phosphoric acid and a hardening agent therefor into glass fiber treated with the sizing agent containing an epoxy resin and an aminosilane compound to produce a green sheet, and drying the green sheet so that the content of moisture therein is controlled to 5 to 15 wt.% to produce a prepreg, and next hardening the prepreg at 220 to 260°C. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する分野】本発明は、建築材料、産業用の構
造材や部材などとして好適に用いられる繊維強化無機成
形品及びその製造方法に関する。より詳しくは、従来の
繊維強化無機成形品に比べて、取扱性、成形性及び成形
時の作業性が良好であり、更に、機械的強度、耐熱性、
及び耐水性に優れた繊維強化無機成形品およびその製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber-reinforced inorganic molded article suitably used as a building material, a structural material or member for industry, and a method for producing the same. More specifically, compared to conventional fiber-reinforced inorganic molded products, the handling, moldability and workability during molding are good, and further, mechanical strength, heat resistance,
And a fiber-reinforced inorganic molded article excellent in water resistance and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、建築材料、産業用の耐熱性、不燃
性が要求される構造材や部材としては、セメント板、珪
酸カルシウム板などが広く使用されている。これらのな
かで、リン酸塩と各種の金属化合物を含むリン酸物系の
無機質材料をガラス繊維などの無機質繊維で補強した無
機成形品は、機械的強度、及び耐熱性に優れた材料とし
て提案され、使用されている。その例として、特開昭4
7−2424号公報、特開昭51−27272号公報、
特開昭55−51768号公報、特開昭59−3958
号公報が挙げられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, cement plates, calcium silicate plates and the like have been widely used as structural materials and members for construction materials, industrial heat resistance and nonflammability. Among these, inorganic molded products obtained by reinforcing a phosphate-based inorganic material containing a phosphate and various metal compounds with an inorganic fiber such as glass fiber are proposed as a material having excellent mechanical strength and heat resistance. Has been used. As an example, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 4
7-2424, JP-A-51-27272,
JP-A-55-51768, JP-A-59-3958
The gazette is mentioned.

【0003】本出願人も、先に、特開2000−863
24号として、上記リン酸塩系の無機質材料の1種であ
る、第1リン酸金属塩を硬化剤との反応により硬化させ
た無機マトリックスをガラス繊維により補強した繊維強
化無機成形品を提案した。すなわち、第1リン酸金属塩
(固形分)100重量部と、硬化剤80〜200重量部
とを混合して無機マトリックス原料を調製し、この無機
マトリックス原料(固形分)100重量部に、エポキシ
樹脂を含む集束剤で表面処理されたガラス繊維5〜10
0重量部を含有させ、所定形状に成形し、加熱下で硬化
させる方法による繊維強化機成形品である。
The applicant of the present invention has also previously disclosed Japanese Patent Laid-Open No. 2000-863.
As No. 24, a fiber-reinforced inorganic molded article was proposed in which an inorganic matrix, which is one of the above-mentioned phosphate-based inorganic materials, is cured by a reaction with a curing agent and is reinforced with glass fibers. . That is, 100 parts by weight of the first metal phosphate (solid content) and 80 to 200 parts by weight of a curing agent are mixed to prepare an inorganic matrix raw material, and 100 parts by weight of this inorganic matrix raw material (solid content) is mixed with epoxy. Glass fiber 5-10 surface-treated with a sizing agent containing a resin
It is a fiber reinforced machine molded product by a method of containing 0 part by weight, molding it into a predetermined shape, and curing it under heating.

【0004】しかし、本発明者の知見によると、これら
リン酸塩系の繊維強化無機成形品は、高強度で、優れた
耐熱性、耐熱衝撃性、及び寸法安定性を有するものの、
水に浸漬させた場合に曲げ強度などの機械的強度が低下
したり、酸性分が溶出したりする場合があり、耐水が必
ずしも充分でなく、水分の影響を受けない部位にしか使
用できないという問題があることが判明した。
However, according to the findings of the present inventor, although these phosphate-based fiber-reinforced inorganic molded articles have high strength and excellent heat resistance, thermal shock resistance, and dimensional stability,
When immersed in water, the mechanical strength such as bending strength may decrease, or the acid content may elute, so the water resistance is not always sufficient and it can be used only in the parts that are not affected by moisture. Turned out to be.

【0005】また、リン酸塩系の繊維強化無機成形品は
加熱過程を経ることによりリン酸金属塩と硬化剤との間
で脱水縮合反応が行われ、架橋構造が形成されて硬化さ
れるものであるが、従来の製造において、その硬化過程
において比較的長時間を要し、その製造は必ずしも効率
的ではなかった。
The phosphate-based fiber-reinforced inorganic molded article is cured by a dehydration-condensation reaction between the metal phosphate and the curing agent through a heating process to form a crosslinked structure. However, in the conventional manufacturing, the curing process requires a relatively long time, and the manufacturing is not always efficient.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
なリン酸塩系の繊維強化無機成形品について、その優れ
た機械的強度、耐熱性、耐熱衝撃性、及び寸法安定性と
いう本来の特性を有しながら、かつ、改善された耐水性
を有するリン酸塩系の繊維強化無機成形品を提供すると
ともに、その製造における硬化過程の時間を短縮し、効
率的な製造を行うことのできるリン酸塩系の繊維強化無
機成形品の製造方法を提供することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to the above-mentioned phosphate-based fiber-reinforced inorganic molded article, which is excellent in mechanical strength, heat resistance, thermal shock resistance and dimensional stability. It is possible to provide a phosphate-based fiber-reinforced inorganic molded article having characteristics and improved water resistance, shorten the curing process time in the production, and perform efficient production. It is an object of the present invention to provide a method for producing a phosphate-based fiber-reinforced inorganic molded article.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するべく、特開2000−86324号などで得
られるリン酸塩系の繊維強化無機成形品について解析し
たところ、従来の無機成形品ではその一部においてリン
酸金属塩と硬化剤との硬化反応が充分に完結していない
部分があり、それに起因して得られた無機成形品が水分
に接触した場合に、強度の低下や酸性分の溶出を起こす
ことを見出した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has analyzed the phosphate-based fiber-reinforced inorganic molded article obtained in JP-A-2000-86324 and found that the conventional inorganic In some of the molded products, there is a part where the curing reaction between the metal phosphate and the curing agent is not completely completed, and when the resulting inorganic molded product comes into contact with moisture, the strength decreases. It was found that the acid content and the acid content were eluted.

【0008】従来、リン酸金属塩と硬化剤との硬化反応
は、120〜200℃の温度条件にて行われているが、
硬化反応を充分に完結させるためには、硬化反応の温度
をより高温にし、かつ長時間行えばよいことが考えられ
る。しかし、硬化反応を200℃を超える、220〜2
60℃にて実施したところ、硬化反応自体は短時間に効
率的に完結できる反面、この厳しい温度条件、及びそこ
に含まれる酸性分により補強繊維であるガラス繊維の劣
化が生じてしまう。それにより、繊維強化無機成形品が
本来有する、優れた機械的強度、耐熱性、及び耐熱衝撃
性が損なわれることが判明した。
Conventionally, the curing reaction between the metal phosphate and the curing agent is carried out under the temperature condition of 120 to 200 ° C.
In order to sufficiently complete the curing reaction, it is considered that the temperature of the curing reaction should be higher and the curing reaction should be performed for a long time. However, the curing reaction exceeds 200 ° C, 220 to 2
When it is carried out at 60 ° C., the curing reaction itself can be completed efficiently in a short time, but on the other hand, the severe temperature conditions and the acidic components contained therein cause deterioration of the glass fiber as the reinforcing fiber. As a result, it was found that the excellent mechanical strength, heat resistance, and thermal shock resistance originally possessed by the fiber-reinforced inorganic molded product were impaired.

【0009】本発明者は、上記のガラス繊維の劣化の問
題は、前記リン酸金属塩と硬化剤との硬化反応に適応し
た特定の集束剤にて処理したガラス繊維を使用すること
により解消できることを見出した。特定の集束剤にて処
理したガラス繊維を使用することにより、上記した高
温、酸性雰囲気の厳しい硬化反応条件においてもガラス
繊維は劣化することがない。これは上記の特定の集束剤
はガラス繊維の表面に被膜を形成し、かつ形成された被
膜は、硬化反応における高温度により、その膜厚が増
し、その強度が更に高められ、その結果、ガラス繊維が
充分に保護されることになり、高温、酸性分に起因する
ガラス繊維の劣化が抑制されるためと思われる。
The present inventor can solve the above-mentioned problem of glass fiber deterioration by using glass fibers treated with a specific sizing agent adapted to the curing reaction between the metal phosphate and the curing agent. Found. By using the glass fiber treated with a specific sizing agent, the glass fiber does not deteriorate even under the severe curing reaction conditions of the above-mentioned high temperature and acidic atmosphere. This is because the above-mentioned specific sizing agent forms a film on the surface of glass fiber, and the formed film has its film thickness increased and its strength further increased due to the high temperature in the curing reaction. It is considered that the fibers are sufficiently protected and the deterioration of the glass fibers due to high temperature and acid content is suppressed.

【0010】かくして、本発明は、リン酸金属塩を硬化
剤と反応させて硬化する無機マトリックスがガラス繊維
で補強された繊維強化無機成形品であって、前記ガラス
繊維が、エポキシ樹脂と、式 RSiX3(Rはアミノ含
有有機官能基であり、Xはハロゲン原子またはアルコキ
シ基である。)で表されるアミノシラン化合物とを含む
集束剤で処理されたガラス繊維であることを特徴とする
繊維強化無機成形品にある。
Thus, the present invention is a fiber-reinforced inorganic molded article in which an inorganic matrix, which is cured by reacting a metal phosphate with a curing agent, is reinforced with glass fibers, the glass fibers being an epoxy resin, A fiber reinforced, which is a glass fiber treated with a sizing agent containing an aminosilane compound represented by RSiX 3 (R is an amino-containing organic functional group, and X is a halogen atom or an alkoxy group). It is an inorganic molded product.

【0011】また、本発明は、リン酸金属塩とその硬化
剤とを含む混合物を、エポキシ樹脂と、式 RSiX
3(R、Xは、上記で定義したのと同じ。)で表される
アミノシラン化合物とを含む集束剤で処理されたガラス
繊維に含浸させて成形前材料を作製した後、該成形前材
料の水分量が5〜15重量%になるように乾燥してプリ
プレグを作製し、次いでプリプレグを220〜260
℃で硬化させることを特徴とする繊維強化無機成形品の
製造方法にある。
The present invention also provides a mixture containing a metal phosphate and a curing agent thereof, an epoxy resin, and a compound of formula RSiX.
3 (R and X are as defined above) are impregnated with a glass fiber treated with a sizing agent containing an aminosilane compound represented by the above formula to prepare a pre-molding material. moisture content by drying such that 5 to 15 wt% to prepare a prepreg, then the prepreg 220-260
It is a method for producing a fiber-reinforced inorganic molded article, which is characterized by curing at ° C.

【0012】また、本発明は、リン酸金属塩を硬化剤と
反応させて硬化する無機マトリックスからなる繊維強化
無機成形品エポキシ樹脂を補強するためのガラス繊維で
あって、エポキシ樹脂と、式 RSiX3(Rはアミノ含
有有機官能基であり、Xはハロゲン原子またはアルコキ
シ基である。)で表されるアミノシラン化合物と、を含
む集束剤で処理されていることを特徴とするガラス繊維
にある。以下、本発明について更に詳細に説明する。
The present invention is also a glass fiber for reinforcing a fiber-reinforced inorganic molded product epoxy resin comprising an inorganic matrix which is hardened by reacting a metal phosphate with a curing agent. 3 (R is an amino-containing organic functional group, and X is a halogen atom or an alkoxy group), and a glass fiber characterized by being treated with a sizing agent containing the aminosilane compound. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の繊維強化無機成形品はリ
ン酸金属塩を硬化剤との反応により硬化した無機マトリ
ックスがガラス繊維で補強されている。ここにおけるリ
ン酸金属塩としては、第一リン酸金属塩、第二リン酸金
属塩、第三リン酸金属塩が挙げられ、なかでも第一リン
酸金属塩が硬化剤との反応性が良好であるため好まし
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the fiber-reinforced inorganic molded article of the present invention, an inorganic matrix obtained by curing a metal phosphate with a curing agent is reinforced with glass fibers. Examples of the metal salt of phosphoric acid include a metal salt of a first phosphoric acid, a metal salt of a second phosphoric acid, and a metal salt of a third phosphoric acid, and among them, the metal salt of a first phosphoric acid has good reactivity with a curing agent. Therefore, it is preferable.

【0014】リン酸金属塩の金属としては、アルミニウ
ム、マグネシウム、亜鉛、カルシウム、ナトリウムなど
が好ましく、特にはアルミニウムが成形品の機械的強度
が向上するので好適である。リン酸金属塩の好ましい具
体例としては、第一リン酸アルミニウムが挙げられ、第
一リン酸アルミニウムは水に対する溶解性が良く、22
0℃前後の加熱で相転換し、耐水性の大きい無機成形品
が得られる。第一リン酸アルミニウムは、水溶液の形態
のものだけでなく、固形状のものも市販されており、後
に記載するように硬化前のグリーンシートの水分の制御
が容易である。
As the metal of the metal salt of phosphoric acid, aluminum, magnesium, zinc, calcium, sodium and the like are preferable, and aluminum is particularly preferable because it improves the mechanical strength of the molded product. Preferred specific examples of the metal phosphate include aluminum monophosphate, which is highly soluble in water,
A phase change occurs by heating at around 0 ° C., and an inorganic molded article having high water resistance is obtained. Aluminum monophosphate is commercially available not only in the form of an aqueous solution but also in solid form, and it is easy to control the water content of the green sheet before curing as described later.

【0015】本発明で使用される上記のリン酸金属塩
は、40〜90重量%の水溶液の形態で用いることが好
ましく、なかでも成形加工時の流動性と硬化後の無機マ
トリックスを緻密にするという観点から50〜70重量
%の水溶液の形態で用いることが好ましい。
The above-mentioned metal phosphate used in the present invention is preferably used in the form of an aqueous solution of 40 to 90% by weight. Above all, the fluidity during molding and the inorganic matrix after curing become dense. From this viewpoint, it is preferably used in the form of an aqueous solution of 50 to 70% by weight.

【0016】リン酸金属塩の硬化剤としては、金属水酸
化物、塩基性金属酸化物及び塩基性金属酸化物を含む複
合酸化物からなる群より選ばれる、少なくとも1種の使
用が好ましい。金属水酸化物としては、水酸化アルミニ
ウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどが好
ましい。塩基性金属酸化物としては、酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カルシウムなど
が好ましい。更に、塩基性金属酸化物を含む複合酸化物
としては、珪酸カルシウム、珪灰石(ウォラストナイ
ト)、アルミン酸カルシウム(アルミナセメント)、カ
オリナイト、コーデイエライト(2MgO・2Al23
・5SiO2)、マグネサイト、タルクなどが好まし
い。
As the curing agent for the metal phosphate, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of metal hydroxides, basic metal oxides and complex oxides containing basic metal oxides. As the metal hydroxide, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and the like are preferable. As the basic metal oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, calcium oxide and the like are preferable. Further, as a complex oxide containing a basic metal oxide, calcium silicate, wollastonite (wollastonite), calcium aluminate (alumina cement), kaolinite, cordierite (2MgO · 2Al 2 O 3
5SiO 2 ), magnesite, talc, etc. are preferred.

【0017】リン酸金属塩の硬化剤は、上記したものの
1種又は2種以上を組合せて使用することができる。な
かでも、リン酸金属塩と反応して強固な結合を形成する
ため、珪酸カルシウム、ウォラストナイト、水酸化アル
ミニウム、または酸化アルミニウムを用いることが好ま
しい。
The metal phosphate curing agent can be used alone or in combination of two or more. Of these, calcium silicate, wollastonite, aluminum hydroxide, or aluminum oxide is preferably used because it reacts with the metal phosphate to form a strong bond.

【0018】本発明における無機マトリックスを形成す
る場合、上記リン酸金属塩の一部としてメタリン酸金属
塩を使用することができる。メタリン酸金属塩は、上記
リン酸金属塩の2〜40重量%を使用するのが好まし
い。メタリン酸金属塩は、成形時に優れた可塑化性を付
与し、また硬化反応を促進させるため、硬化温度を比較
的低く抑えることができる。この結果、本発明では特定
の集束剤で処理したガラス繊維を使用することと相俟っ
て成形体の機械的強度を向上させることができる。メタ
リン酸金属塩としては、メタリン酸ナトリウム、メタリ
ン酸カリウム、メタリン酸マグネシウム、メタリン酸ア
ルミニウム、メタリン酸アンモニウムなどが好ましく、
なかでもメタリン酸ナトリウムが好適である。
When forming the inorganic matrix in the present invention, a metal metaphosphate can be used as a part of the metal phosphate. It is preferable to use 2 to 40% by weight of the metal phosphate as the metal phosphate metal. The metal metaphosphate imparts excellent plasticizing property during molding and accelerates the curing reaction, so that the curing temperature can be kept relatively low. As a result, in the present invention, the mechanical strength of the molded product can be improved in combination with the use of the glass fiber treated with the specific sizing agent. As the metal salt of metaphosphate, sodium metaphosphate, potassium metaphosphate, magnesium metaphosphate, aluminum metaphosphate, ammonium metaphosphate and the like are preferable,
Among them, sodium metaphosphate is preferable.

【0019】上記リン酸金属塩の硬化剤は、リン酸金属
塩(固形分として)100重量部に対して、好ましくは
80〜300重量部使用される。硬化剤の使用量が、リ
ン酸金属塩100重量部に対して、80重量部未満で
は、加熱硬化後の最終製品にリン酸金属塩が残存し、充
分な機械的強度が得られないばかりか、耐水性を損なう
場合がある。逆に、硬化剤量が300重量部を超える
と、硬化剤に対して、リン酸金属塩が少なくなり、最終
製品の組織が粗になり、充分な機械的強度が得られな
い。より好ましくは、リン酸金属塩100重量部に対し
て、上記硬化剤を100〜180重量部使用される。
The metal phosphate curing agent is preferably used in an amount of 80 to 300 parts by weight per 100 parts by weight of the metal phosphate (as a solid content). If the amount of the curing agent used is less than 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal phosphate, the metal phosphate remains in the final product after heat curing, and sufficient mechanical strength cannot be obtained. , The water resistance may be impaired. On the other hand, when the amount of the curing agent exceeds 300 parts by weight, the amount of metal phosphate is less than that of the curing agent, the structure of the final product becomes rough, and sufficient mechanical strength cannot be obtained. More preferably, the curing agent is used in an amount of 100 to 180 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal phosphate.

【0020】また、本発明で使用されるリン酸金属塩の
硬化剤は、その粒子径が5μm以下のものが30〜90
重量%含まれることが好ましい。粒子径が5μm以下の
ものが、30重量%未満であると、得られる無機マトリ
ックス同士の接着力に欠け、充分な機械的強度が得られ
にくくなる。また、90重量%を超えると、加熱硬化の
際に無機マトリックスが膨脹したり、クラックが発生す
る場合がある。
Further, the metal phosphate curing agent used in the present invention has a particle size of 5 to less than 30 μm.
It is preferably contained in a weight percentage. If the particle diameter of the particles is 5 μm or less and is less than 30% by weight, the adhesive force between the obtained inorganic matrices is insufficient, and it becomes difficult to obtain sufficient mechanical strength. On the other hand, if it exceeds 90% by weight, the inorganic matrix may expand or crack during heat curing.

【0021】更に、上記硬化剤の粒子径が5μm以下の
もののうち、粒子径が1μm以下のものが、5〜20重
量%含まれることがより好ましい。また、上記硬化剤の
粒子径が5μm以下のもの以外の粒子径については特に
制限はない。しかし、粒子径がかなり大きなもの、例え
ば、50μm以上のものを多く含むときは、粒子径5μ
m以下のものを多目に使用する必要があるが、使用する
硬化剤全体の粒子径により適宜最適化される。
Further, of the above-mentioned curing agent having a particle size of 5 μm or less, it is more preferable that 5 to 20% by weight of a particle size of 1 μm or less is contained. Further, there is no particular limitation on the particle size of the above-mentioned curing agent other than those having a particle size of 5 μm or less. However, when many particles with a considerably large particle size, for example 50 μm or more, are included, the particle size is 5 μm.
It is necessary to use m or less in many cases, but it is appropriately optimized depending on the particle size of the entire curing agent used.

【0022】本発明におけるガラス繊維としては、一般
のガラス繊維が広く使用できる。なかでも、コストが安
く、汎用されているEガラス組成のガラス繊維を用いる
ことが好ましい。ガラス繊維を構成するモノフィラメン
トの直径は8〜15μmであることが好ましく、10〜
13μmであることがより好ましい。モノフィラメント
の直径が8μm未満であると酸性分や熱に対して劣化し
易くなる上に、ガラス繊維の表面積が増加し、集束剤の
量を多くする必要があり不経済である。モノフィラメン
トの直径が15μmを越えると酸性分や熱による無機成
形品の機械的強度の低下割合は少なくなるもののガラス
繊維が固くなり、成形性、表面性が低下するため好まし
くない。
As the glass fiber in the present invention, general glass fiber can be widely used. Above all, it is preferable to use glass fibers having an E glass composition which is low in cost and widely used. The diameter of the monofilament constituting the glass fiber is preferably 8 to 15 μm,
It is more preferably 13 μm. When the diameter of the monofilament is less than 8 μm, the monofilament is apt to be deteriorated by an acid content or heat, and the surface area of the glass fiber is increased, so that it is necessary to increase the amount of the sizing agent, which is uneconomical. If the diameter of the monofilament exceeds 15 μm, the rate of decrease in mechanical strength of the inorganic molded product due to acid content or heat decreases, but the glass fiber becomes hard and moldability and surface property deteriorate, which is not preferable.

【0023】使用されるガラス繊維の形態は、チョップ
ドストランドのような短繊維、ロービングのような連続
繊維、もしくはマット、クロス、不織布などに加工した
ものを1種又は2種以上を組み合せて使用することがで
きる。なかでも、ロービングを10〜60mmに切断し
たチョップドストランドの使用は優れた補強効果が得ら
れるので好ましい。ロービングは、所定の本数のモノフ
ィラメントを集束させたストランドを所定の本数で引き
揃えた束であり、このロービングをカットしてチョップ
ドストランドにせしめられる。上記フィラメントの集束
本数は30〜300本であることが好ましい。30本未
満であると無機マトリックス中に分散したストランドが
充分な補強効果を発現せず好ましくない。逆に300本
以上であると、ストランドが硬くなり、成形時の賦形性
を低下させることになるので好ましくない。
As the form of the glass fiber used, short fibers such as chopped strands, continuous fibers such as roving, or processed into mat, cloth, non-woven fabric, etc. may be used alone or in combination of two or more. be able to. Above all, it is preferable to use chopped strands obtained by cutting the roving into 10 to 60 mm because an excellent reinforcing effect can be obtained. A roving is a bundle in which a predetermined number of monofilaments are bundled and aligned in a predetermined number, and the roving is cut into chopped strands. The number of bundled filaments is preferably 30 to 300. When it is less than 30, the strands dispersed in the inorganic matrix do not exhibit a sufficient reinforcing effect, which is not preferable. On the contrary, when the number is 300 or more, the strand becomes hard and the shapeability at the time of molding is deteriorated, which is not preferable.

【0024】本発明において、ガラス繊維は特定の集束
剤で処理することが重要である。ここにおける集束剤
は、エポキシ樹脂と、式 RSiX3(Rはアミノ含有有
機官能基であり、Xはハロゲン原子またはアルコキシ基
である。)で表されるアミノシラン化合物を含むことが
必要である。上記アミノシラン化合物におけるXは、加
水分解反応によりシラノール基を生成し、ガラス繊維の
ガラス表面において前記シラノール基との脱水縮合によ
る共有結合を生成せしめるため前記アミノシラン化合物
とガラス繊維の接着性を高める役割を行う。一方、アミ
ノシラン化合物のアミノ基がエポキシ樹脂のグリシジル
基と反応することでエポキシ樹脂との接着性を高め、結
果としてガラス繊維により強固な被膜が形成されると考
えられる。これにより、ガラス繊維の熱劣化を防止し、
かつ無機マトリックスとガラス繊維の濡れ性あるいは接
着性を改良することができるものと思われる。
In the present invention, it is important to treat the glass fiber with a specific sizing agent. The sizing agent here needs to contain an epoxy resin and an aminosilane compound represented by the formula RSiX 3 (R is an amino-containing organic functional group, and X is a halogen atom or an alkoxy group). X in the aminosilane compound forms a silanol group by a hydrolysis reaction and forms a covalent bond by dehydration condensation with the silanol group on the glass surface of the glass fiber, and thus plays a role of enhancing the adhesiveness between the aminosilane compound and the glass fiber. To do. On the other hand, it is considered that the amino group of the aminosilane compound reacts with the glycidyl group of the epoxy resin to enhance the adhesiveness with the epoxy resin, and as a result, a stronger coating film is formed on the glass fiber. This prevents heat deterioration of the glass fiber,
Moreover, it seems that the wettability or adhesiveness between the inorganic matrix and the glass fiber can be improved.

【0025】集束剤に含まれる上記エポキシ樹脂は、集
束剤中の固形分(ガラス繊維に付着する固形分)全量中
に50〜97質量%含有されることが好ましく、特に7
0〜85質量%含有されることがより好ましい。該含有
量が50質量%未満であると被膜を形成させるための他
の集束剤成分が必要となり、また、アミノシラン化合物
との反応が期待できないためガラス繊維の耐熱性が劣
る。一方、上記含有量が97質量%を超えるとアミノシ
ラン化合物を含有させる量が減り、ガラス繊維の耐熱性
が劣り好ましくない。また、集束剤に含まれる上記アミ
ノシラン化合物は、集束剤中の固形分(ガラス繊維に付
着する固形分)全量中に3〜25質量%含有されている
ことが好ましく、特に5〜25質量%含有されているこ
とがより好ましい。該含有量が3質量%未満であると、
ガラス繊維の耐熱性が劣り好ましくなく、25質量%を
越えるとそれ以上のガラス繊維の耐熱効果が期待でき
ず、またコスト的に好ましくない。
The above-mentioned epoxy resin contained in the sizing agent is preferably contained in an amount of 50 to 97% by mass in the total amount of the solid content (solid content adhering to the glass fiber) in the sizing agent, particularly 7
It is more preferable that the content is 0 to 85% by mass. If the content is less than 50% by mass, another sizing agent component for forming a coating film is required, and the reaction with the aminosilane compound cannot be expected, so that the heat resistance of the glass fiber is deteriorated. On the other hand, if the above content exceeds 97% by mass, the amount of the aminosilane compound added is reduced, and the heat resistance of the glass fiber is poor, which is not preferable. Further, the aminosilane compound contained in the sizing agent is preferably contained in an amount of 3 to 25% by mass, particularly 5 to 25% by mass in the total amount of the solid content (solid content adhering to the glass fiber) in the sizing agent. Is more preferable. When the content is less than 3% by mass,
The heat resistance of the glass fiber is inferior, which is not preferable, and when it exceeds 25% by mass, the heat resistance effect of the glass fiber cannot be expected to be higher and the cost is not preferable.

【0026】エポキシ樹脂の好ましい例としては、ビス
フェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールF
ジグリシジルエーテル、フェノールノボラックポリグリ
シジルエーテル、クレゾールノボラックポリグリシジル
エーテルなどの芳香族ポリグリシジルエーテル、ネオペ
ンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリメチロー
ルプロパントリグリシジルエーテルなどの脂肪族ポリグ
リシジルエーテル、ヘキサヒドロ無水フタル酸ジグリシ
ジルエステル、ポリ(メタ)アクリル酸グリシジルエス
テル、あるいは(メタ)アクリル酸グリシジルエステル
と他のアクリル酸モノマー、メタクリル酸モノマーとの
共重合体などの脂肪族ポリグリシジルエステルなどが挙
げられる。
Preferred examples of the epoxy resin include bisphenol A diglycidyl ether and bisphenol F.
Aromatic polyglycidyl ethers such as diglycidyl ether, phenol novolac polyglycidyl ether, cresol novolac polyglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, aliphatic polyglycidyl ethers such as trimethylolpropane triglycidyl ether, hexahydrophthalic acid diglycidyl anhydride Examples thereof include esters, poly (meth) acrylic acid glycidyl esters, and aliphatic polyglycidyl esters such as copolymers of (meth) acrylic acid glycidyl esters with other acrylic acid monomers and methacrylic acid monomers.

【0027】エポキシ樹脂としては、なかでも、無機マ
トリックスの硬化には加熱が必要なため、耐熱性の観点
から、芳香族ポリグリシジルエーテル系を用いることが
好ましく、特にはフェノールノボラックポリグリシジル
エーテル系エポキシ樹脂、クレゾールノボラックポリグ
リシジルエーテル系エポキシ樹脂、ビスフェノールAジ
グリシジルエーテル系エポキシ樹脂を用いることが好ま
しい。
As the epoxy resin, it is preferable to use an aromatic polyglycidyl ether-based epoxy resin from the viewpoint of heat resistance, since heating is required to cure the inorganic matrix, and in particular, a phenol novolac polyglycidyl ether-based epoxy resin is used. It is preferable to use a resin, a cresol novolac polyglycidyl ether-based epoxy resin, or a bisphenol A diglycidyl ether-based epoxy resin.

【0028】また、式 RSiX3(Rはアミノを有する
有機官能基であり、Xはハロゲン原子またはアルコキシ
基である。)で表されるアミノシラン化合物としては、
Rが好ましくは炭素数1〜12を有するアミノ基を有す
る有機官能基が好適であり、Xはハロゲン原子、又は炭
素数1〜3を有するアルコキシ基が好適である。また、
有機官能基に含まれるアミノ基は複数個含まれる場合が
好適である。これらのアミノシラン化合物の例として
は、モノアミノシラン、ジアミノシラン、トリアミノシ
ランなども挙げられるが、好ましい例として、γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチ
ル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β
−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシ
シラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチ
ル)−N’−β'−(アミノエチル)−γ−アミノプロ
ピルトリエトキシシランおよびN−β−(N−ビニルベ
ンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキ
シシランが挙げられる。
The aminosilane compound represented by the formula RSiX 3 (R is an amino-containing organic functional group, and X is a halogen atom or an alkoxy group) is
R is preferably an organic functional group having an amino group having 1 to 12 carbon atoms, and X is preferably a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. Also,
It is preferable that a plurality of amino groups contained in the organic functional group are contained. Examples of these aminosilane compounds include monoaminosilane, diaminosilane, triaminosilane and the like, but preferred examples are γ-aminopropyltriethoxysilane and N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxy. Silane, N-β
-(Aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl ) -N'-β '-(aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane and N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane.

【0029】なかでも、エポキシ樹脂との反応性が高
く、また安価な点から、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロ
ピルトリメトキシシランを用いることが好ましく、特に
N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメ
トキシシランなどのジアミノシランを用いることが成形
品の機械的強度が向上する点で好ましい。
Among them, γ-aminopropyltriethoxysilane and N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane are preferably used because of their high reactivity with epoxy resin and their low cost. Particularly, it is preferable to use diaminosilane such as N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane from the viewpoint of improving the mechanical strength of the molded product.

【0030】また、本発明で使用される集束剤には、エ
ポキシ樹脂及びアミノシラン化合物に加えて、ガラス繊
維の集束性を向上させる目的で、ウレタン樹脂、酢酸ビ
ニル樹脂、エポキシ架橋ポリ酢酸ビニル、ウレタン架橋
ポリ酢酸ビニルなどを添加することができる。また、静
電気の発生を抑制する目的で塩化アンモニウム、四級ア
ンモニウム塩などの帯電防止剤や、さらに、目的に応じ
て通常使われている種々の添加剤を含有させることがで
きる。
The sizing agent used in the present invention includes, in addition to the epoxy resin and the aminosilane compound, a urethane resin, a vinyl acetate resin, an epoxy cross-linked polyvinyl acetate, and a urethane for the purpose of improving the sizing property of the glass fiber. Cross-linked polyvinyl acetate and the like can be added. Further, for the purpose of suppressing the generation of static electricity, an antistatic agent such as ammonium chloride or a quaternary ammonium salt, and various additives usually used depending on the purpose can be contained.

【0031】上記集束剤は、処理されるガラス繊維に対
して、好ましくは0.5〜3.0重量%、特には0.7
〜2.0重量%付着させることが好適である。集束剤の
量が0.5重量%未満であると、ガラス繊維表面への付
着厚みが薄く、ガラス繊維を保護する効果が充分に得ら
れず、最終製品の機械的強度を招くことになる。また充
分なフィラメントの集束力が得られないため、無機マト
リックス中に分散したストランドが開繊することにな
り、ガラス繊維による補強効果の低下を招くことになり
好ましくない。逆に、集束剤量が3.0重量%を超える
と、ガラス繊維の保護効果は充分となるものの、ガラス
繊維が固くなり、成形時の賦形性を低下させることにな
る。
The above sizing agent is preferably 0.5 to 3.0% by weight, and particularly 0.7, based on the glass fiber to be treated.
It is preferable to make it adhere to about 2.0% by weight. When the amount of the sizing agent is less than 0.5% by weight, the thickness of adhesion to the surface of the glass fiber is small, the effect of protecting the glass fiber is not sufficiently obtained, and the mechanical strength of the final product is brought about. Further, since a sufficient filament focusing force cannot be obtained, the strands dispersed in the inorganic matrix are opened, and the reinforcing effect of the glass fiber is reduced, which is not preferable. On the other hand, when the amount of the sizing agent exceeds 3.0% by weight, the glass fiber is sufficiently protected, but the glass fiber becomes hard and the shapeability during molding is deteriorated.

【0032】ガラス繊維を集束剤にて処理する手段とし
ては、好ましくは適宜の溶媒に溶解又は分散させた集束
剤を含む液をガラス繊維の表面に噴霧または塗布する
か、上記集束剤を含む液にガラス繊維を浸漬することに
より行われる。これにより、ガラス繊維の表面には集束
剤の被膜が形成される。上記集束剤を含む液の溶媒とし
ては、好ましくは水などが使用され、2〜20重量%の
溶液または分散液とするのがより好ましい。
As a means for treating the glass fiber with a sizing agent, preferably, a liquid containing the sizing agent dissolved or dispersed in an appropriate solvent is sprayed or applied on the surface of the glass fiber, or a liquid containing the above sizing agent. It is carried out by immersing glass fiber in. As a result, a film of the sizing agent is formed on the surface of the glass fiber. Water or the like is preferably used as the solvent of the liquid containing the sizing agent, and it is more preferable to prepare a solution or dispersion liquid of 2 to 20% by weight.

【0033】本発明の無機成形品において、ガラス繊維
は、無機マトリックス(固形分として)100重量部に
対して、5〜100重量部を使用することが好ましく、
更に15〜80重量部であることがより好ましい。ガラ
ス繊維の使用量が無機マトリックス100重量部に対し
て5重量部未満であると、無機成形品として充分な強度
が得られず、100重量部を超えると、ガラス繊維に対
して無機マトリックスが充分な量とならず、無機成形品
の組織が粗となり、充分な機械的強度が得られない。
In the inorganic molded article of the present invention, the glass fiber is preferably used in an amount of 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic matrix (as a solid content).
More preferably, it is 15 to 80 parts by weight. When the amount of the glass fiber used is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic matrix, sufficient strength as an inorganic molded product cannot be obtained, and when it exceeds 100 parts by weight, the inorganic matrix is sufficiently contained against the glass fiber. If the amount is not sufficient, the structure of the inorganic molded article becomes rough and sufficient mechanical strength cannot be obtained.

【0034】また、本発明では、無機成形品の軽量化、
低コスト化、あるいは意匠性の付与のために、各種充填
剤を含有することも可能である。そのような充填剤とし
ては、例えば、シラスバルーン、ガラスバルーン、パー
ライトなどの軽量骨材や、酸性酸化物を主成分とする珪
砂、ガラス粉、クレイの充填剤、酸化チタン、酸化亜
鉛、フタロシアニン、弁柄、マビコなどの顔料が挙げら
れる。これらの材料は、無機成形品のそれぞれの用途に
合わせ、適宜の量使用することができる。
Further, in the present invention, the weight of the inorganic molded article is reduced,
It is also possible to contain various fillers for the purpose of cost reduction or imparting design characteristics. Examples of such fillers include, for example, shirasu balloon, glass balloon, lightweight aggregate such as perlite, silica sand containing acidic oxide as a main component, glass powder, clay filler, titanium oxide, zinc oxide, phthalocyanine, Examples include pigments such as Benji and Mabiko. These materials can be used in an appropriate amount according to the respective uses of the inorganic molded article.

【0035】本発明の無機成形品の製造方法は、リン酸
金属塩とその硬化剤とを含む混合物を、エポキシ樹脂と
アミノシラン化合物とを含む集束剤で処理されたガラス
繊維に含浸させて成形前材料を作製し、該成形前材料の
水分量が5〜15重量%になるように乾燥してプリプレ
グを作製し、次いで前記プリプレグを220〜260℃
で硬化させることからなる。本発明の製造方法の好まし
い具体的態様を下記に説明する。
In the method for producing an inorganic molded article of the present invention, a glass fiber treated with a sizing agent containing an epoxy resin and an aminosilane compound is impregnated with a mixture containing a metal phosphate and a curing agent thereof before molding. A material is prepared and dried so that the water content of the material before molding is 5 to 15% by weight to prepare a prepreg, and then the prepreg is heated at 220 to 260 ° C.
It consists of curing with. A preferred specific embodiment of the production method of the present invention will be described below.

【0036】第1工程:無機マトリックスを構成するリ
ン酸金属塩水溶液、硬化剤、及び必要に応じて使用され
るメタリン酸金属塩、顔料などの各種充填剤を混合攪拌
し、スラリー状混合物を作製する。
First step: An aqueous solution of a metal phosphate that constitutes an inorganic matrix, a curing agent, and various fillers such as a metal phosphate, which is optionally used, are mixed and stirred to prepare a slurry mixture. To do.

【0037】第2工程:上記で得られたスラリー状混合
物をガラス繊維に含浸させて両者を複合化する。含浸の
方法としては、ガラス繊維がマット状の場合には、スラ
リー状混合物中にガラス繊維マットを浸漬し引き抜きす
る方法や、スラリー混合物を粘度の高い状態にしてお
き、フィルムなどのキャリヤ材に塗布し、その上に、一
定長のチョップドストランドを均一に撒き、含浸させて
グリーンシート等の成形前材料を作成する方法(以下、
この方法を第1の含浸方法という)や、ガラス繊維強化
プラスチックの製法(以下、この方法を第2の含浸方法
という)で一般的なように、ハンドレイアップ法やスプ
レーアップ法などにより成形前材料を作成する方法があ
り、無機成形品の成形法や用途によって選択できる。
Second step: Glass fibers are impregnated with the slurry-like mixture obtained above to form a composite of the two. As a method of impregnation, when the glass fiber is in a mat shape, a method of soaking the glass fiber mat in a slurry-like mixture and pulling it out, or making the slurry mixture in a highly viscous state and applying it to a carrier material such as a film Then, a uniform length of chopped strands is evenly sprinkled on it, and impregnated to create a pre-molding material such as a green sheet (hereinafter,
This method is referred to as the first impregnation method) or the glass fiber reinforced plastic manufacturing method (hereinafter, this method is referred to as the second impregnation method), as is generally done by a hand layup method or a spray up method. There is a method of making the material, and it can be selected depending on the molding method of the inorganic molded product and the application.

【0038】第3工程:後に続く成形工程までの取り扱
い性を良好にし、成形時の水分揮発を成形前に調整する
目的で、グリーンシート等の成形前材料の水分を該成形
前材料に対し5〜15重量%になるように調整してプリ
プレグを作製する。但し、第1工程で使用するスラリー
状混合物により、既に得られる成形前材料が上記範囲の
水分量を有する場合はこの段階で水分を調整する必要が
なく、したがって、この工程を必要としない。
Third step: For the purpose of improving the handleability up to the subsequent molding step and adjusting the water vaporization at the time of molding before molding, the water content of the material before molding such as a green sheet is adjusted to 5 relative to the material before molding. A prepreg is prepared by adjusting the content to be about 15% by weight. However, depending on the slurry-like mixture used in the first step, when the pre-molding material already obtained has a water content in the above range, it is not necessary to adjust the water content at this stage, and thus this step is not necessary.

【0039】また、第2工程において、ハンドレイアッ
プ法やスプレーアップ法等の第2の含浸方法により無機
マトリックスとガラス繊維の複合/賦形を行った場合
は、脱型が行える固さになるまで充分に乾燥を行い脱型
する。この乾燥は、55〜110℃の比較的低温で、2
〜17時間行うことが好ましい。これは、先に無機マト
リックスの表面層が硬化して、後から成形品内部に残存
する水が気化することにより生じる成形品の膨脹を防ぐ
ためである。
Further, in the second step, when the inorganic matrix and the glass fiber are combined / shaped by the second impregnation method such as the hand layup method or the spray up method, the hardness is such that demolding is possible. Fully dry and demold. This drying is performed at a relatively low temperature of 55 to 110 ° C. for 2 hours.
It is preferably carried out for about 17 hours. This is because the surface layer of the inorganic matrix is first cured to prevent expansion of the molded product caused by the evaporation of water remaining inside the molded product afterwards.

【0040】第4工程:得られたプリプレグを加熱する
と硬化が開始されるため、硬化が充分に行われる前に、
賦形することが好ましい。賦形としては、水分調整した
プリプレグを、板状、波形、凹凸形などの所望の形状に
成形する。なお、成形方法としては、平板プレス、ベル
トプレス、ロールプレスなど、加圧、または加圧と同時
に加熱ができる装置で成形する方法などが挙げられる。
この際の加熱温度は、170〜250℃の温度で、2分
〜1時間程度であることが好ましい。なお、前述した第
2の含浸方法では第4工程を経ないで成形することも可
能である。
Fourth step: When the obtained prepreg is heated, curing is started. Therefore, before the curing is sufficiently performed,
It is preferable to shape. As shaping, a prepreg with adjusted water content is formed into a desired shape such as a plate shape, a corrugated shape, or an uneven shape. Examples of the molding method include a method of pressing with a flat plate press, a belt press, a roll press, or the like, or a device capable of heating at the same time as pressing.
The heating temperature at this time is preferably 170 to 250 ° C. and about 2 minutes to 1 hour. The second impregnation method described above can be molded without the fourth step.

【0041】第5工程:この工程では、第4工程によっ
て得られたものを、リン酸金属塩と硬化剤とを完全に反
応、硬化させる。この際の加熱温度は200℃を超える
温度で、好ましくは220〜260℃の加熱装置中で硬
化が完了するまで、およそ1〜5時間加熱処理すること
が好ましい。なお、第4工程および第5工程は特に工程
を区別することなく、賦形しながら加熱し、更にこの加
熱を昇温による方法で反応を完了させることができる。
Fifth step: In this step, the metal phosphate obtained by the fourth step is completely reacted with the curing agent and cured. The heating temperature at this time is higher than 200 ° C., and it is preferable to perform heat treatment in a heating device at 220 to 260 ° C. for about 1 to 5 hours until the curing is completed. In addition, the fourth step and the fifth step can be carried out without distinction between the steps, by heating while shaping and further by heating the heating to complete the reaction.

【0042】こうして得られる本発明の繊維強化無機成
形品は強固な結晶構造を持ち、高温度下での硬化過程に
おいてもガラス繊維の劣化が生ぜず、得られる無機成形
品は優れた機械的強度、耐水性、耐熱性、耐熱衝撃性及
び寸法安定性を有する。以下に、本発明について実施例
を比較例とともに示すが、本発明はかかる実施例に限定
して解釈されるべきでないことはもちろんである。
The fiber-reinforced inorganic molded product of the present invention thus obtained has a strong crystal structure, and the glass fiber does not deteriorate even during the curing process at high temperature, and the inorganic molded product obtained has excellent mechanical strength. It has water resistance, heat resistance, thermal shock resistance and dimensional stability. Hereinafter, examples of the present invention will be shown together with comparative examples, but it is needless to say that the present invention should not be construed as being limited to the examples.

【0043】[0043]

【実施例】第一リン酸アルミニウム(重燐酸アルミニウ
ム水溶液50重量%品、日本化学工業社製)を固形分換
算で100重量部に対し、酸化アルミニウム(「A−4
3−M」、昭和電工社製、平均粒子径:1.8μm、)
150重量部、ウォラストナイト(「#400」、キン
セイマテックス社製、平均粒子径4μm品、)5重量
部、ヘキサメタリン酸ソーダ(米山化学工業製15重量
部をホモディスパーにより攪拌混合し、スラリー状混合
物を得た。
Example: 100 parts by weight of monobasic aluminum phosphate (50% by weight aluminum biphosphate aqueous solution, manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) in terms of solid content was added to aluminum oxide (“A-4
3-M ", Showa Denko KK, average particle size: 1.8 μm,)
150 parts by weight, 5 parts by weight Wollastonite (“# 400”, manufactured by Kinsei Matex Co., average particle size 4 μm,) and sodium hexametaphosphate (15 parts by weight manufactured by Yoneyama Chemical Co., Ltd.) were stirred and mixed with a homodisper to form a slurry. A mixture was obtained.

【0044】ガラス繊維として、表1に示した配合を有
する集束剤(8種類)により表面処理したEガラス繊維
のロービングを使用した。ロービングは集束本数250
本のストランドを4本引き揃えた物を用い、これを25
mm長で切断したチョップドストランドと上記スラリー
状混合物とを、表2に示した配合で以下に記載するよう
にして複合させて実施例1〜8、及び比較例1、2の無
機成形品を作製した。
As the glass fiber, roving of E glass fiber surface-treated with a sizing agent (8 kinds) having the composition shown in Table 1 was used. Roving has 250 bundles
Use four strands of a book,
The chopped strands cut into mm and the above slurry-like mixture were compounded in the formulations shown in Table 2 as described below to prepare inorganic molded articles of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2. did.

【0045】無機成形品の製造は、上記スラリー状混合
物をポリプロピレン製フィルム上に所定量塗付し、その
上から上記のチョップドストランドを均一になるように
撒き、メッシュベルトプレスでシート状に複合化しグリ
ーンシートを得た。このグリーンシートを80℃の熱風
乾燥機中で水分を除去することにより、水分量をシート
重量に対して10重量%になるように乾燥し、これを平
板プレスにより200℃、20kg/cm2、10分間
の条件下で加熱加圧成形し、板状の成形品を得た。これ
らの成形品を表2に示す加熱条件により加熱装置中で加
熱を行った後、自然冷却してそれぞれの無機成形品を得
た。
In order to produce an inorganic molded article, a predetermined amount of the slurry mixture is applied on a polypropylene film, the chopped strands are sprinkled evenly on the polypropylene film, and a composite is formed into a sheet by a mesh belt press. I got a green sheet. This green sheet was dried in a hot air drier at 80 ° C. so that the amount of water was 10% by weight with respect to the weight of the sheet, and the flat sheet was pressed at 200 ° C., 20 kg / cm 2 , Heat-press molding was carried out under the condition of 10 minutes to obtain a plate-shaped molded product. These molded products were heated in a heating device under the heating conditions shown in Table 2 and then naturally cooled to obtain respective inorganic molded products.

【0046】実施例1〜8、及び比較例1、2の無機成
形品について、JIS A5430の方法で嵩比重及び
厚みを測定し、また、JIS A1408の方法により
曲げ強度を測定した。更に20℃の水中に24時間浸漬
させた後の曲げ強度を測定した。これらの評価結果を表
2に示す。
The bulk specific gravity and thickness of the inorganic molded articles of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were measured by the method of JIS A5430, and the bending strength was measured by the method of JIS A1408. Further, the bending strength after being immersed in water at 20 ° C. for 24 hours was measured. The results of these evaluations are shown in Table 2.

【0047】表2に示すように、高い加熱温度で硬化さ
せた実施例1〜4、6、7では、低い加熱温度の実施例
5、8に比べて耐水性が向上しており、常態の曲げ強度
に比べて、水中に浸漬後の曲げ強度の低下が少なかっ
た。また、エポキシ樹脂とアミノシラン化合物とを含有
する集束剤で処理したガラス繊維を用いた実施例1〜8
は、ガラス繊維の劣化が抑制されており、比較例1及び
2に比べて優れた曲げ強度を発現していた。
As shown in Table 2, in Examples 1 to 4, 6 and 7 which were cured at a high heating temperature, the water resistance was improved as compared with Examples 5 and 8 at a low heating temperature, and the normal state was obtained. The decrease in bending strength after immersion in water was less than that in bending strength. Further, Examples 1 to 8 using glass fibers treated with a sizing agent containing an epoxy resin and an aminosilane compound.
Shows that deterioration of the glass fiber is suppressed and exhibits excellent bending strength as compared with Comparative Examples 1 and 2.

【0048】また、アミノシラン化合物としてモノアミ
ノシランを使用した実施例1に比べ、ジアミノシランを
用いた実施例2はガラス繊維の保護効果が高く、より高
い曲げ強度を発現している。また、実施例1、実施例2
及び実施例4は実施例3に比べて、それぞれガラス繊維
のモノフィラメント径が太く、実施例1〜3は実施例4
に比べて集束剤の付着量が多いガラス繊維を用いている
ので、特に、実施例1及び2は熱や酸性分によりガラス
繊維が劣化されにくく、機械的強度は高い値を有してい
た。
Further, as compared with Example 1 in which monoaminosilane was used as the aminosilane compound, Example 2 in which diaminosilane was used exhibited a higher glass fiber protecting effect and exhibited higher bending strength. In addition, Example 1 and Example 2
In addition, in Example 4, the monofilament diameter of the glass fiber is larger than that in Example 3, and Examples 1 to 3 are Example 4
Since glass fibers having a larger amount of the sizing agent attached thereto are used, the glass fibers are less likely to be deteriorated by heat or acidic components in Examples 1 and 2, and the mechanical strength has a high value.

【0049】また、実施例8では、エポキシ樹脂とアミ
ノシラン化合物とからなる集束剤を用いたガラス繊維を
使用しているので、比較的低い加熱温度で長時間加熱し
ても優れた機械的強度を有する成形品が得られた。一
方、実施例8と同様のガラス繊維を用いた実施例1で
は、加熱温度を高くしたことにより短時間で、しかも機
械的強度に優れた成形品が得られた。
Further, in Example 8, since the glass fiber using the sizing agent composed of the epoxy resin and the aminosilane compound is used, excellent mechanical strength can be obtained even when heated at a relatively low heating temperature for a long time. A molded product having was obtained. On the other hand, in Example 1 in which the same glass fiber as in Example 8 was used, the heating temperature was raised, and thus a molded product excellent in mechanical strength was obtained in a short time.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明によれば、建築材料や産業用の構
造材や部材として好適である、優れた機械的強度、耐熱
性、耐熱衝撃性、及び寸法安定性を有し、かつ耐水性に
ついても改善された特性を有するリン酸塩系の繊維強化
無機成形品が提供される。また、硬化過程の時間を短縮
し、効率的な製造を行うことができるリン酸塩系の繊維
強化無機成形品の製造方法が提供される。
According to the present invention, it has excellent mechanical strength, heat resistance, thermal shock resistance, and dimensional stability, and is suitable as a construction material or a structural material or member for industry, and is water resistant. A phosphate-based fiber-reinforced inorganic molded article having improved properties is also provided. Further, there is provided a method for producing a phosphate-based fiber-reinforced inorganic molded article that can shorten the curing process time and perform efficient production.

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/55 D06M 15/55 // C04B 111:20 C04B 111:20 111:27 111:27 111:28 111:28 (72)発明者 尾上 清太朗 東京都千代田区神田鍛冶町3丁目6番地3 旭ファイバーグラス株式会社内 (72)発明者 遠藤 秀樹 東京都千代田区神田鍛冶町3丁目6番地3 旭ファイバーグラス株式会社内 (72)発明者 示野 浩一 東京都千代田区神田鍛冶町3丁目6番地3 旭ファイバーグラス株式会社内 (72)発明者 藤田 直明 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 (72)発明者 辻野 雅紀 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 (72)発明者 津田 直幸 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 Fターム(参考) 4G012 MA00 MA01 PA17 PB03 PC04 PC06 PC11 PC12 PC15 4L033 AA09 AB09 AC11 BA39 BA47 BA97 CA49 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) D06M 15/55 D06M 15/55 // C04B 111: 20 C04B 111: 20 111: 27 111: 27 111: 28 111: 28 (72) Inventor, Seitaro Onoe, 3-6 Kanda, Kajimachi, Chiyoda-ku, Tokyo 3 Asahi Fiber Glass Co., Ltd. (72) Hideki Endo, 3-6, Kanda, Blacksmith, Chiyoda-ku, Tokyo 3 Asahi Fiber Glass Co., Ltd. (72) Inventor Koichi Sugino 3-6-3 Kanda Kajimachi, Chiyoda-ku, Tokyo Asahi Fiber Glass Co., Ltd. (72) Inventor Naoaki Fujita 1150 Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Asahi Glass Co., Ltd. (72) Inventor, Masaki Tsujino, Asahi Glass Co., Ltd., 1150, Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture (72) Inventor, Naoyuki Tsuda, Kanagawa Kanagawa-ku, Yokohama-shi Hazawa-cho, 1150 address by Asahi Glass Co., Ltd. in the F-term (reference) 4G012 MA00 MA01 PA17 PB03 PC04 PC06 PC11 PC12 PC15 4L033 AA09 AB09 AC11 BA39 BA47 BA97 CA49

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】リン酸金属塩を硬化剤と反応させて硬化す
る無機マトリックスがガラス繊維で補強された繊維強化
無機成形品であって、前記ガラス繊維が、エポキシ樹脂
と、式 RSiX3(Rはアミノ含有有機官能基であり、
Xはハロゲン原子またはアルコキシ基である。)で表さ
れるアミノシラン化合物とを含む集束剤で処理されたガ
ラス繊維であることを特徴とする繊維強化無機成形品。
1. A fiber-reinforced inorganic molded article in which an inorganic matrix, which is cured by reacting a metal phosphate with a curing agent, is reinforced with glass fibers, wherein the glass fibers are an epoxy resin and a compound of formula RSiX 3 (R Is an amino-containing organic functional group,
X is a halogen atom or an alkoxy group. ) A fiber-reinforced inorganic molded article, which is a glass fiber treated with a sizing agent containing an aminosilane compound represented by the formula (1).
【請求項2】前記リン酸金属塩が第一リン酸金属塩であ
り、かつアミノシラン化合物がアミノ基を複数個有する
請求項1に記載の繊維強化無機成形品。
2. The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 1, wherein the metal phosphate is a primary metal phosphate and the aminosilane compound has a plurality of amino groups.
【請求項3】前記硬化剤が金属水酸化物、塩基性金属酸
化物及び塩基性金属酸化物を含む複合酸化物からなる群
から選ばれた少なくとも1種のものである請求項1又は
2に記載の繊維強化無機成形品。
3. The method according to claim 1, wherein the curing agent is at least one selected from the group consisting of metal hydroxides, basic metal oxides and complex oxides containing basic metal oxides. The fiber-reinforced inorganic molded article described.
【請求項4】前記ガラス繊維のモノフィラメントの直径
が8〜15μmである請求項1、2又は3に記載の繊維
強化無機成形品。
4. The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 1, 2 or 3, wherein the glass fiber monofilament has a diameter of 8 to 15 μm.
【請求項5】前記集束剤が、その固形分全量中に50〜
97質量%のエポキシ樹脂と、3〜25質量%のアミノ
シラン化合物とを含む請求項1〜4のいずれかに記載の
繊維強化無機成形品。
5. The sizing agent comprises 50 to 50% of the total solid content.
The fiber-reinforced inorganic molded article according to any one of claims 1 to 4, comprising 97% by mass of an epoxy resin and 3 to 25% by mass of an aminosilane compound.
【請求項6】前記集束剤が、ガラス繊維に対して、0.
5〜3.0重量%付着している請求項1〜5のいずれか
に記載の繊維強化無機成形品。
6. The sizing agent is added to a glass fiber in the range of 0.
The fiber-reinforced inorganic molded product according to any one of claims 1 to 5, wherein the fiber-reinforced inorganic molded product adheres to 5 to 3.0% by weight.
【請求項7】前記無機マトリックスがメタリン酸金属塩
を含む請求項1〜6のいずれかに記載の繊維強化無機成
形品。
7. The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 1, wherein the inorganic matrix contains a metal salt of metaphosphoric acid.
【請求項8】リン酸金属塩とその硬化剤とを含む混合物
を、エポキシ樹脂と、式RSiX3(Rはアミノ含有有
機官能基であり、Xはハロゲン原子またはアルコキシ基
である。)で表されるアミノシラン化合物とを含む集束
剤で処理されたガラス繊維に含浸させて成形前材料を作
製した後、該成形前材料の水分量が5〜15重量%にな
るように乾燥してプリプレグを作製し、次いで該プリプ
レグを220〜260℃で硬化させることを特徴とする
繊維強化無機成形品の製造方法。
8. A mixture containing a metal phosphate and a curing agent therefor is represented by an epoxy resin and a formula RSiX 3 (R is an amino-containing organic functional group, and X is a halogen atom or an alkoxy group). A glass fiber treated with a sizing agent containing an aminosilane compound is impregnated to prepare a pre-molding material, which is then dried so that the pre-molding material has a water content of 5 to 15% by weight to prepare a prepreg. And then curing the prepreg at 220 to 260 ° C., a method for producing a fiber-reinforced inorganic molded article.
【請求項9】前記プリプレグを硬化させる前に170〜
250℃にて賦形する請求項7に記載の繊維強化無機成
形品の製造方法。
9. Before curing the prepreg, 170-
The method for producing a fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 7, wherein shaping is performed at 250 ° C.
【請求項10】リン酸金属塩を硬化剤と反応させて硬化
する無機マトリックスからなる繊維強化無機成形品を補
強するためのガラス繊維であって、エポキシ樹脂と、式
RSiX3(Rはアミノ含有有機官能基であり、Xはハ
ロゲン原子またはアルコキシ基である。)で表されるア
ミノシラン化合物と、を含む集束剤で処理されているこ
とを特徴とするガラス繊維。
10. A glass fiber for reinforcing a fiber-reinforced inorganic molded article comprising an inorganic matrix which is cured by reacting a metal phosphate with a curing agent, the glass fiber comprising an epoxy resin and a compound of formula RSiX 3 (where R is an amino-containing compound). An organic functional group, wherein X is a halogen atom or an alkoxy group.), And a glass fiber treated with a sizing agent containing the aminosilane compound.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111908860A (en) * 2020-07-09 2020-11-10 长安大学 Cold region crack self-healing ultrahigh-performance cement-based composite material and preparation method thereof

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