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

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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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glass
glass fiber
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plastic
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潤也 小林
Katsuhiko Kada
勝彦 加田
Masaaki Ota
昌昭 大田
Hiroyoshi Mizuguchi
博義 水口
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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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
%)。
この角棒(FRP)の物性を測定した結果を第1表に示
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP20098988A 1988-08-10 1988-08-10 ガラス繊維強化プラスチック Expired - Lifetime JP2621399B2 (ja)

Priority Applications (1)

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JP20098988A JP2621399B2 (ja) 1988-08-10 1988-08-10 ガラス繊維強化プラスチック

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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