JPH03227324A - ガラス繊維複合材の製造方法 - Google Patents

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 この発明は、ガラス繊維を補強体として含有する合成樹
脂、コンクリート等の複合材の製造方法に関するもので
、特に、ガラス繊維の糸条を製織して得られた織り組織
体を補強体とした複合材の製造方法に関するものである
。

従来の技術 ガラス繊維の糸条を製織して得られた織り組織体を合成
樹脂やコンクリート成形品の補強体として用いたガラス
繊維複合材は公知である。

このような複合材に用いられるガラス繊維の単一フィラ
メントは、数μないし十数μという非常に細いものであ
り、これらの繊維を製織する際には、数百ないし数千本
の単一フィラメントを糊剤により相互に結合して一本の
糸条とし、これを製織して織り組織体を得ている。即ち
、上記糸条を構成する単一フィラメントは、実質的に相
互に無撚であり、製織時における単一フィラメントの切
断を避け、円滑に製織を行うために、該糸条の単一フィ
ラメント相互を糊剤で結合しておくことが不可欠である
。一般にこれら糸条は偏平な断面を有しており、その断
面寸法は、幅数ｍｍ、厚さが十分の数ｍｍ程度のオーダ
である。

そして従来は、糊剤によって相互に結合された単一フィ
ラメントの集合からなる糸条を製織して得られた織り組
織体にそのまま合成樹脂等を含浸させてプリプレグ等の
複合材を成形していた。

一般に補強フィラメントを含有する複合材に外力が作用
した場合には、該外力が補強フィラメントに引張力とし
て作用し、該フィラメントの実効引張強度により複合材
の強度が太き（影響される。

即ち、複合材中に実質的に応力を負担する補強フィラメ
ントの含有量が多ければ多い程、またその組織が均一で
あればある程、複合材の強度は向上し、応力が該フィラ
メントに平行に作用子ればする程、複合材の実質的な強
度は向上する。

−発明が解決しようとする課題 ところが、ガラス繊維の織り組織体を補強体として用い
た従来の複合材には、その強度を阻害する要因が必然的
に内在していた。

即ち、従来の織り組織体においては、これを構成する糸
条のフィラメントが糊剤によって固定されたままである
為、単一フィラメントの各々に対する合成樹脂やコンク
リートの付着が不完全となり、これに起因する強度の低
下が生ずる。

また、織り組織体１の平面を示す第２図（ａ）に示すよ
うに、交絡している経緯の糸条２．３の間には糸条２．
３が存在しない空領域４が必然的に形成される為、空領
域４に合成樹脂やコンクリートが充満されないまま成形
されて多数のバブル状の空隙が内在する不完全な組織を
有する複合材が成形され、更に織り組織体の交絡点にお
ける厚さの増加及び前記空領域４の存在により、複合材
中における補強体の含有密度が低下し、得られる強度に
限界が生ずる。

更に、織り組織体を構成する糸条が第２図（ｂ）に示す
ようにジグザグに交絡しているので、織り組織体１の面
と交絡点Ｐ、Ｑ間の糸条２の方向とにθなる角度が生じ
、このために糸条２の実効強度が低下することとなる。

第６図は、平行に引き揃えたフィラメントを補強体とし
た合成樹脂板において、外力の作用方向Ｆとフィラメン
トの方向Ｔとのなす角度θ（第５図参照）によって強度
がどのように変化するかを示すグラフで、θの増加によ
り強度が急激に減少することが示されている。

そして第２図（ｂ）のθの値を小さくして強度を向上さ
せるために糸条３の間隔を拡げると、第２図（ａ）の空
領域４が広くなる結果となり、結局、ガラス繊維の織り
組織体を補強体として用いた複合材では、理想的な形で
補強フィラメントに応力を負担させることができず、こ
れに起因する強度の低下を避けることが出来ないという
欠点があった・ この発明は、上記実情に鑑み、ガラス繊維の織り組織体
を用いた複合材の強度を可及的に向上させることを目的
とするものである。

−課題を解決するための手段 この発明では、ガラス繊維の織り組織体に合成樹脂やコ
ンクリート等を含浸させて複合材を成形する際に、第１
図に示すように、複合材の成形工程ｌｌの前工程として
、織り組織体１を構成する糸条２．３を開繊する工程１
２を介在させている。

この開繊工程１２は、織り組織体ｌに超音波と物理的な
衝撃力とを同時に作用させることにより行われる。前述
したように、織りＭ繊体１を構成しているガラス繊維の
糸条２．３は、多数の単一フィラメントからなっており
、単一フィラメント相互は糊剤により結合されている。

上記開繊工程は、糊剤による単一フィラメント相互の結
合を解いて、１本の糸条を構成する単一フィラメント相
互の拘束が解放された組織とするものである。

−作用− 上記開繊工程により相互の結合を解かれた各糸条の単一
フィラメントは、相互に自由に移動可能となるので、糸
条２．３は幅方向に広がり、糸条２．３への樹脂やコン
クリートの浸透性が向上し、しかも空領域４の減少によ
り複合材内に空隙が介在するのを回避することができ、
より緻密で強度の高い複合材が得られる。

更に、糸条２．３が開繊されて拡がる為に糸条２．３が
糊剤で結合されていたときには第２図（ａ）、（ｂ）の
如き断面及び平面組織を有していた織り組織体１が、開
繊工程を経ることによって、第３図（ａ）、（ｂ）に示
すような断面及び平面＆１Ｉｒｌｉを有する組織体とな
る。従って、織り組繊体１の厚さは薄くなり、一定厚さ
の複合材中における織り組織体１の枚数を増やすことが
できて補強体の含有密度の増加と分布密度の均一化によ
る強度の向上が図れ、織り組織体１の交絡点Ｐ、Ｑ間の
糸条２が織り組織体の面となす角度θも減少して実効強
度が向上する。

実施例 ガラス繊維の単一フィラメント相互を結合する糊剤とし
ては、澱粉系、ポリビニルアルコール系、エポキシ系等
の糊剤が用いられている。この発明の開繊工程１２は、
水、温湯、精練液、酢酸ブチル等の溶剤中でガラス繊維
を含む織り組織体に超音波と物理的な衝撃力とを同時に
作用させて糊剤による結合を破壊するものである。上記
物理的な衝撃力を作用させる方法としては、例えば織り
組織体を軽く叩打する方法、水中の気泡流中に織り′！
ｉＦＪ１ｍ体を曝す方法等を採用することができる。

第４図は、４００本の単一フィラメントを澱粉系糊を糊
剤として相互に結合したガラス繊維の糸条を経糸及び緯
糸として用い、経糸密度を７本／ｃｍ、緯糸密度を６本
／　ｃ　ｍで製織したガラス繊維の織り組織体について
、糸条を開繊しない場合Ａ、溶剤に浸漬して開繊した場
合Ｂ、溶剤中に浸漬した後更に温湯中で約１分間超音波
を作用させて開繊した場合Ｃ１及び、溶剤中に浸漬した
後更に温渦中で超音波と叩打による物理的な衝撃力とを
同時に加えて開繊した場合りの各々につき、開繊後の織
り組織体を構成する糸条の幅と織り組織体の厚さとを測
定したもので、織り組織体に超音波と物理的な衝撃力を
同時に作用させることにより、織り組織体を構成する糸
条の幅が広がり、厚さが薄くなることが示されている。

第１表は、第４図の結果を基にして織り組織体の厚さの
減少側合、１ｃｍ２当たりの空領域の面積、交絡点Ｐ、
Ｑ間の経糸の角度θを算出したもので、複合材の強度を
向上させる方向に各数値が改善されていることが分かる
。なお、各表中の左欄の符号ＡないしＤは、第４図の符
号と対応するものである。

第１表 以上の実施例は、織り組織体１を構成する経緯の糸条を
共にガラス繊維とした織り組織体についてのものである
が、例えば経糸にはガラス繊維の糸条を用い、緯糸には
アラミド繊維の糸条を用いた織り組織体のように、ガラ
ス繊維の糸条を主要な補強体として含む織り組織体につ
いても開繊工程１２を経ることによりガラス繊維の各糸
条が開繊されて前記作用が生ずることは明らかであり、
本発明方法は、ガラス繊維を主要な補強体とした複合材
にも採用でき、この場合にも下記効果が達成されること
は言うまでもない。

発明の効果 以上のようにこの発明の方法によれば、開繊工程におけ
るガラス繊維の織り組織体の糸条の開繊によって、織り
組織体の各糸条を構成する単一フィラメントが相互の拘
束を解かれて拡げられた状態となるので、糸条への樹脂
やコンクリートの含浸性が向上し、ガラス繊維の単一フ
ィラメントの１本１本と樹脂やコンクリートが強固に接
着した複合組織を形成できるので、ガラス繊維の織り組
織体を補強体とする複合材の強度を大きく向上させるこ
とができる。

また、複合材に介装されるガラス繊維の織り組織体の厚
さを薄くすることができて単位厚さの成形品中における
補強体の介在量を増加させることができ、織り組織体の
空領域を減少ないし消滅させて空隙のない均一で緻密な
組織の複合材を得ることができ、成形性及び強度を向上
させることができる。

更に、経緯の糸条の交絡に起因する糸条の傾斜角を低減
させることができ、これらの相乗作用によって複合材の
強度を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のガラス繊維複合材の製造工程を示す
説明図、第２図（ａ）、（ｂ）は開繊前の織り組織体の
平面組織及び断面組織を各々模式的に示す図、第３図（
ａ）、（ｂ）は開繊後の織り組織体の平面組織及び断面
組織を各々模式的に示す図、第４図は開繊による糸条の
幅及び織り組、繊体の厚さの変化を測定した試験結果を
示す図、第５図は補強フィラメントの方向と引張力の方
向との角度θをパラメータとする複合材の強度測定の説
明図、第６図は第５図の測定における角度θと複合材の
強度との関係を示したグラフである。 図中、 １：織り組織体　　　２．３：糸条 ４：織り組織体の空領域 Ｐ、Ｑ：織り組織体の交絡点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）糊剤によって相互に結合された多数のガラス繊維
   のフィラメントを含む実質的に無撚の糸条を製織して得
   られた平面的な織り組織体を用い、この織り組織体で補
   強された複合材を成形するに当たり、複合成形工程の前
   工程として前記織り組織体に超音波と物理的な衝撃力と
   を同時に作用させて糸条のフィラメント相互の結合を解
   放する工程を介在させたことを特徴とする、ガラス繊維
   複合材の製造方法。