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Info
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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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Landscapes
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
)、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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
)、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
%)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- (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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20098988A JP2621399B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | ガラス繊維強化プラスチック |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20098988A JP2621399B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | ガラス繊維強化プラスチック |
Publications (2)
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Cited By (2)
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 |
-
1988
- 1988-08-10 JP JP20098988A patent/JP2621399B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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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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