JPH03257039A - ガラス繊維、ガラス繊維強化合成樹脂製品および内燃機関用排気系部品 - 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】 Ａ、？発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明はガラス繊維、ガラス繊維強化合成樹脂製品およ
び内燃機関用排気系部品に関する。

（２）従来の技術 従来、前記合成樹脂製品としては、強化用繊維としてガ
ラス繊維を用いた自動車用内燃機関の消音器が知られて
いる（例えば、特開平１−２１１６１０号、開平１−２
４７７１２号公報参照）。

また、セメント強化用繊維として耐アルカリ性を特徴と
するＺｒＯ□含有ガラス繊維が知られている（例えば、
特公昭４９−４０１２６号、開開５１−２９７２６号、
開開６１−５４１７号、特開昭５１−５５３０９号、開
開５３−７１１１６号公報参照）。

（３）発明が解決しようとする課題 前記内燃機関の排出ガス対策として、その排気系統に酸
化還元触媒を介在させる、といった手段が採用されてい
る。前記酸化還元触媒には、酸化および還元を同時に行
う３元触媒と、酸化に次ぐ還元または還元に次ぐ酸化を
行う２段触媒との双方が含まれる。

前記酸化還元触媒を用いた場合、燃料としてガソリンを
使用すると、消音器に溜る排出ガスの凝縮水中には、そ
のガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）に起因して硝酸
、亜硝酸といった硝酸類およびアンモニアが存在し、ま
たガソリンに含まれる硫黄分に起因して硫酸、亜硫酸と
いった硫酸類が存在する。燃料として、アルコール系燃
料を使用した場合には、前記硫酸類は存在しない。

一方、前記酸化還元触媒使用下で、内燃機関が失火を起
すと、その触媒内で未燃焼燃料の急激な酸化反応が発生
して排出ガスの温度が急上昇し、６００°Ｃを趙えるこ
とがある。

このような状況下において、従来の消音器で使用されて
いるガラス繊維は、樹脂のための強化用繊維として市販
されているＥガラスまたはＣガラスよりなるガラス繊維
であるから、そのガラス繊維の物性に起因して前記消音
器の耐酸、耐アルカリ性が乏しい、という問題がある。

また消音器が断熱等の目的で、前記ガラス繊維よりなる
内装材を備えている場合には、その内装材の耐酸、耐ア
ルカリ性および耐熱老化性が乏しくなる、といった問題
を生じる。

本発明は前記に鑑み、優れた耐酸、耐アルカリ性および
耐熱老化性を有するガラス繊維、そのガラス繊維を強化
用繊維とするガラス繊維強化合成樹脂製品および前記ガ
ラス繊維を構成材料とする内燃機関用排気系部品を提供
することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 本発明に係るガラス繊維は、硝酸類およびアンモニアを
含む環境で使用されるガラス繊維であって、５重量％以
上、４０重量％以下のＺ　ｒ　Ｏｚを含有す゛ることを
特徴とする。

本発明に係るガラス繊維強化合成樹脂製品は、強化用繊
維として５重量％以上、４０重量％以下のＺｒＯ，を含
有するガラス繊維を用いることを特徴とする。

本発明に係る内燃機関用排気系部品は、５重量％以上、
４０重量％以下のＺｒＯ□を含有するガラス繊維を構成
材料として用いることを特徴とする。

本発明者等は、従来からセメント強化用繊維として用い
られているＺ　ｒ　Ｏを含有ガラス繊維につス、Ｃガラ
ス、Ａガラス等よりなるガラス繊維に比べて、耐アルカ
リ性が優れているだけでな（、耐酸性、耐熱老化性にも
同等乃至は優れていることを見い出したものである。

また本発明者等は、ＺｒＯ，含有ガラス繊維によって強
化された合成樹脂製品について研究を重ねた結果、この
製品は、Ｅガラス、Ｃガラス等よりなるガラス繊維によ
って強化された合成樹脂製品に比べて耐アルカリ性が優
れているだけでなく、耐酸性も同等乃至は優れているこ
とを見い出したものである。

（２）作　用 前記のように特定量のＺｒＯ□を含有するガラス繊維は
、硝酸類およびアンモニアを含む環境において優れた耐
酸、耐アルカリ性を発揮し、その上耐熱老化性も良好で
ある。この場合、硝酸類にいて研究を重ねた結果、この
ガラス繊維がＥガラは硝酸および亜硝酸が含まれる。

また前記のように特定量のＺｒＯ□を含をするガラス繊
維を強化用繊維とする合成樹脂製品は優れた耐酸、耐ア
ルカリ性を有する。

さらに前記ガラス繊維を構成材料とする内燃機関用排気
系部品は優れた耐酸、耐アルカリ性および耐熱老化性を
発揮する。

ＺｒＯ２の含有量において、その値が４０重量％を超え
ると、原料ガラスの溶融温度が高くなりすぎると共にそ
の温度下での粘度が増して繊維化が不可能となり、一方
、５重量％未満ではガラス繊維の耐アルカリ性が劣化す
る。ガラス繊維の耐アルカリ性および量産性を考慮する
と、ＺｒＯ２の含有量は７重量％以上、３５重量％以下
、好ましくは１０重量％以上、３０重量％以下である。

ＺｒＯ２の含有量は、ＪＩＳ　　Ｒ−３１０５に則って
測定される。

（３）実施例 第１図はガラス繊維強化合成樹脂製品としての自動車用
内燃機関の排気系部品である消音器１を示す、その消音
器１は密閉器体２と、その内面に接着された内装材３と
よりなる。密閉器体２は、゛同一構造を有する一対の半
体４より構成され、それら半体４は、箱形本体５と、そ
の開口部外周縁に形成された接合フランジ部６とよりな
り、両接合フランジ部６相互が接着剤を介して接合され
る。

消音器１には、それを貫通するように排気管７が取付け
られ、その排気管７の一方の突出部７ａが排出ガス流入
側であり、他方の突出部７ｂが排出ガス流出側である。

排気管７において、消音器１の内面に臨む部位には多数
の透孔８が形成される。

両半体４は、合成樹脂を主成分とするマトリックスおよ
びそのマトリックスに分散する強化用繊維としてのガラ
ス繊維より構成される。したがって、ガラス繊維は内燃
機関用排気系部品の構成材料として用いられている。

合成樹脂としては、熱可塑性および熱硬化性合成樹脂が
用いられる。その熱可塑性合成樹脂には、ポリアミド樹
脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテ
レフタレート樹脂、熱可塑性フッ素樹脂、ポリスルフォ
ン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレン
サルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、
液晶ポリマ等が該当する。熱硬化性合成樹脂には、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
ビニルエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱硬化
型ポリカルボジイミド樹脂等が該当する。

前記熱硬化性合成樹脂において、高度の耐熱性を要求さ
れる場合には、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂
、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂が用いられ、中
でもフェノール樹脂および不飽和ポリエステル樹脂が効
果的である。

ガラス繊維としては、下記の組成を有するものが用いら
れる。

５５重量％≦ＳｉＯ□≦６２重量％ １重量％≦Ａｌｚ０３≦５重量％ ＣａＯ＋ＭｇＯ≦１２重量％ １３重量％≦Ｎａｚ　Ｏ＋に２０≦１８重量％ＢｚＯ＊
≦４重量％ １２重量％≦ＺｒＯ□≦２１重量％ ＺｒＯ，の原料としては、ジルコンサンド（ＺｒＯ□　
・５ｉＯ２）が用いられる。またＣａＯ＋ＭｇＯおよび
Ｂ２Ｏ３は必要に応じて用いられる。

ガラス繊維の使用形態は、フィラメント、ロービング、
チョップトストランド、ネット、ヤーン、テープ、マッ
ト、綿状物、織物等である。

内装材３は、前記ガラス繊維を用いてプレス成形された
もので、必要に応じて、水ガラス、合成樹脂、無機シリ
カにデンプンを加えたもの等の無機または有機バインダ
が添加される。したがって、ガラス繊維は、前記同様に
内燃機関用排気系部品の構成材料として用いられている
。内装材３の接着剤としては、アクリル系、エポキシ系
、ウレタン系、フェノール系、シリコーン系、ポリイミ
ド系等の合成樹脂接着剤が用いられ、耐熱性を考慮する
と、エポキシ系接着剤が効果的である。

本発明の一実施例に係るガラス繊維（以下、実施例ガラ
ス繊維と称す）および従来のＥガラス、Ｃガラス、Ａガ
ラスよりなるガラス繊維について、耐硝酸性、耐硫酸性
、耐アンモニア性、耐熱老化性テストを行ったところ表
Ｉの結果を得た。

実施例ガラス繊維の組成は次の通りである。

５ｉｎ２　　　　　　　　　６１．７重量％Ａ２□０３
　　　　　　　　　２．０重量％ＣａＯ＋ＭｇＯ４，０
重量％ Ｎａｇ　Ｏ＋Ｋｚ　Ｏ１５，４重量％ ＺｒＯ２　　　　　　　　　　　１６．９重量％耐硝酸
性テストでは、１０％硝酸が用いられ、耐硫酸性テスト
では５０％硫酸が用いられ、耐アンモニア性テストでは
１０％アンモニア水が用いられた。これらのテストは、
各溶液を８０°Ｃに保ち、これに各ガラス繊維を１００
時間浸漬することによって行われた。

また耐熱老化性テストは、各繊維を６５０°Ｃに５００
時間保持することによって行われた。

表 ■ 表１から明らかなように、実施例ガラス繊維は各テスト
において優れた耐久性を示すものである。

次に、実施例ガラス繊維および従来のＥガラス、Ｃガラ
スよりなるガラス繊維を強化用繊維とじて用いた各種ガ
ラス繊維強化合成樹脂板について強度保持率を測定した
ところ表■の結果を得た。

前記合成樹脂板は、長さ約１インチの各ガラス繊維を、
未硬化の不飽和ポリエステル樹脂に分散混合し、次いで
混合物にロール加工を施してシート状物を成形し、その
後平板用成形型を用いてシート状物を加熱加圧下で硬化
させる、といった手法で製造された。

強度保持率の測定は次の通りである。先ず、各合成樹脂
板より切出されたテストピースの曲げ強さを測定し、次
いで各テストピースを８０°Ｃに保たれたテスト溶液に
５００時間浸漬し、その後、テスト溶液から引出された
各テストピースの曲げ強さを測定し、それら浸漬前後の
曲げ強さの１００分率を求める。テスト溶液としては、
１０％硝酸、５０％硫酸、１０％アンモニア水が用いら
れた。

表　　　　　　　　■ 表■から明らかなように、実施例ガラス繊維を用いた合
成樹脂板は、前記各テスト溶液に対して優れた耐久性を
示し、強度低下が少ないものである。

次に、実施例ガラス繊維を用いた消音器１の製造例につ
いて説明する。

第２図はシート状成形材料（ＳＭＣ）９を示し、その成
形材料９は主材１０と、その主材１０の両面に貼着され
たポリエチレンフィルム１１．．１１□とより構成され
る。

主材１０の組成は次の通りである。

実施例ガラス繊維　　　　　　　　３０重量部不飽和ポ
リエステル樹脂　　　　　２３重量部充　填　剤　　　
　　　　　　　　５８重量部（クレー、炭酸カルシウム
等） 触媒、増粘剤等 １９重量部 前記シート状成形材料９を、密閉器体２の半休用成形型
に設置して、加熱加圧下で成形作業を行い、一対の半体
４を成形した。

一方、実施例ガラス繊維を用いてローラ加工、それに次
ぐニードリングを行うことによりマットを作製し、次い
でマットを成形型に設置して加圧することにより内装材
３を成形した。

この内装材３を各半体１の内面にエポキシ系接着剤を用
いて接着し、次いで両半体４により排気管７を挟着した
状態において両接合フランジ部６相互をエポキシ系接着
剤により接合した。

前記消音器１は、その中に溜った、硝酸類、アンモニア
、硫酸類に対して優れた耐久性を発揮する。また内燃機
関の失火に伴い排出ガスの温度が６００°Ｃを超えるよ
うなことが発生しても、内装材３の断熱効果により密閉
器体２のマトリックスである不飽和ポリエステル樹脂が
溶融することはなく、したがって消音器１の耐熱老化性
が損なわれることはない。この場合、内装材３は耐酸、
耐アルカリ性および耐熱老化性を有するので、排気系の
凝縮水および失火時の熱に対しても何等問題はない。そ
の上、内装材３は吸音作用をも有するので、高度の消音
効果が得られる。

シート状成形材料９の製造は次の要領で行われる。

即ち、ロールより引出された一方のポリエチレンフィル
ム１１１上に、不飽和ポリエステル樹脂、充填剤、触媒
、増粘剤等を含む樹脂ペーストを塗布する、その樹脂ペ
ースト上に実施例ガラス繊維を散布して主材ｌＯを調製
する、ロールより引出された他方のポリエチレンフィル
ムｌｌｚ上に前記と同種樹脂ペーストを塗布する、一方
のポリエチレンフィルム１１＋　と他方のポリエチレン
フィルム１１□とをそれらの樹脂ペースト塗布面を重ね
合せる、その重ね合せられたものを含浸ロール群、厚さ
調整ローラ群を順次通過させる、といった手法が採用さ
れる。

Ｃ１発明の効果 第（１）請求項記載の発明によれば、硝酸類およびアン
モニアを含む環境において、優れた耐久性を発揮し得る
ガラス繊維を提供することができる。

第（２）請求項記載の発明によれば、耐酸、耐アルカリ
性に優れたガラス繊維強化合成樹脂製品を提供すること
ができる。

第（３）請求項記載の発明によれば、優れた耐酸、耐ア
ルカリ性および耐熱老化性を発揮するガラス繊維を構成
材料として用いた内燃機関用排気系部品を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は消音器の要部破断正面図、第２図はシート状成
形材料の断面図である。 １・・・消音器（排気系部品）、２・・・密閉器体、３
・・・内装材、 ７・・・排気管、 ８・・・透孔、 ９・・・シート状 成形材料 特 許 出 願 人 本田技研工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）硝酸類およびアンモニアを含む環境で使用される
   ガラス繊維であって、５重量％以上、４０重量％以下の
   ＺｒＯ＿２を含有することを特徴とするガラス繊維。
2. （２）強化用繊維として５重量％以上、４０重量％以下
   のＺｒＯ＿２を含有するガラス繊維を用いることを特徴
   とする耐酸、耐アルカリ性に優れたガラス繊維強化合成
   樹脂製品。（３）５重量％以上、４０重量％以下のＺｒ
   Ｏ＿２を含有するガラス繊維を構成材料として用いるこ
   とを特徴とする内燃機関用排気系部品。