JPH04347604A - 繊維強化プラスチックス - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気機器や建設、住宅、
自動車、車両、船舶、レジャー分野などの構造材料や絶
縁材料として有用な繊維強化プラスチックスに関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化プラスチックスは、電機機器分
野をはじめ、建設、住宅、車両、船舶など各方面に広く
使用されている複合材料である。

【０００３】前記繊維強化プラスチックスの強化材には
ガラス繊維をはじめセラミックファイバー、カーボンフ
ァイバー、ポリアミドなどの無機、有機の繊維が糸状の
まま、あるいは織物として使用されている。

【０００４】前記強化材はそのままではマトリックスと
の親和性が低く、曲げや繊維方向の圧縮などの強度が小
さく、かつ絶縁破壊強度や絶縁抵抗などの電気的特性も
劣るという欠点がある。

【０００５】そこでマトリックスとの親和性を高め前記
欠点を解消するために、表面処理を行うことが望ましい
。さらにガラス繊維などのばあいには、単繊維を集束し
てストランドとする際に澱粉質や酢酸ビニルなどの集束
剤が使用されているので、それらをあらかじめ除去して
おくことも望ましいことである。

【０００６】そのために従来行われていた表面処理方法
を強化材がガラスクロスのばあいについて、図２の説明
図によって説明する。

【０００７】ガラスクロス１はガラスの単繊維を澱粉、
酢酸ビニルなどの集束剤を用いてストランドとし、さら
に撚りをかけてえられたガラス糸を織物にしたものであ
って、ガラスの表面には集束剤が付着したままとなって
いる。前記ガラスクロスは付着している集束剤を除くた
めに、まず約　６００℃に加熱されている長さ１５ｍの
乾燥炉７内を約５ｍ／分の速度で通過せしめられ、そこ
で澱粉などの集束剤が熱分解される。そののちひきつづ
いて含浸槽８内に満たされたカップリング剤９、たとえ
ばビニルトリクロロシラン、メタクリレートクロミック
クロライドなどの中を潜らせられ、繊維の表面にカップ
リング剤を付着させられる。含浸槽の通過時間は約１分
である。 含浸槽を出たカップリング処理済みガラスクロス６は乾
燥後（乾燥装置は図示されていない）巻取軸５によって
巻き取られる。すなわちこのばあいは加熱処理とカップ
リング剤付着処理との２段階の工程で強化材とマトリッ
クスとの親和性の向上がはかられていた。

【０００８】前記処理でえられたガラスクロスを強化材
として、それとポリエステル樹脂とで構成されたガラス
繊維強化プラスチックス積層板の曲げ強度は、ガラス含
率６０％のばあいで、カップリング処理前のガラスクロ
スを用いたばあいに比べて約１．５倍大きくなるという
効果のあることが知られている。

【０００９】以上はガラスクロスについて説明したもの
であるが、ガラス繊維のばあいにも同様の処理がなされ
うるし、有機繊維のばあいにも温度、速度などの諸条件
はそれぞれの繊維に適した値に設定されるが、基本的に
はほぼ同様の処理がなされていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
強化材とマトリックスとの親和性向上のための前処理方
法は強化材の加熱工程とカップリング剤への浸漬工程の
２工程が必要であり、安定した品質を維持するためには
設備類の保守やカップリング剤の濃度管理などが繁雑に
なるという問題点があった。

【００１１】本発明は前記の問題点を解消するためにな
されたものでマトリックスとの親和性向上のためのプロ
セスを１工程で行い、工程管理を簡便にした強化材を用
いた繊維強化プラスチックス、なかんずく曲げ強度の大
きいガラス繊維強化プラスチックス積層板を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、低圧水銀灯か
ら発する紫外線を強化材に照射すると集束剤が除去され
るとともに、繊維表面のぬれ性が向上するように改質さ
れるということを見い出し本発明に到達したものである
。

【００１３】すなわち、本発明は強化材と樹脂とからな
る繊維強化プラスチックスであって、前記強化材として
、紫外線照射によって表面が改質され、マトリックスと
の接着力が向上せしめられた有機繊維および（または）
無機繊維を使用したものである繊維強化プラスチックス
に関する。

【００１４】

【作用および実施例】本発明の繊維強化プラスチックス
は、強化材として前記のごとく乾燥、カップリング剤処
理するかわりに、その表面に紫外線を照射して表面の改
質処理を行ったものを使用したものである。

【００１５】本発明をより具体的に説明するために、強
化材として一般に広く用いられているガラスクロスを用
いたばあいについて、説明図を用いて説明する。

【００１６】図１は、本発明において強化材を紫外線照
射によって表面処理する方法の説明図である。

【００１７】図１において、１は処理されるガラスクロ
スである。ガラスクロスには前記のごとく集束剤が付着
したままであるが、そのまま照射炉３に導入する。

【００１８】照射炉３は処理されるガラスクロスが充分
通過しうる幅と、ガラスクロスの通路を挟んで上下に水
銀灯を設けるに充分な高さとを有する。照射炉の長さは
光源の光量、光源からガラスクロスまでの距離およびガ
ラスクロスの送り速度などによって決められる。たとえ
ば、光源の低圧水銀灯が　７００ｗ３０本で、光源から
ガラスクロスまでの距離５ｃｍ、ガラスクロスの送り速
度が５ｍ／分のばあいで約１５ｍ　とするのが好ましい
。

【００１９】前記照射炉内には上下の各面に６００〜８
００ｗの低圧水銀灯４が設置される。その数は前記のと
おり装置の設計条件によって一定ではないが、通常１ｍ
　あたり上下各１本程度である。該水銀灯から発する紫
外線のうち、とくに　２６０ｎｍ以下の波長の紫外線が
有効に利用される。

【００２０】炉内に導入されたガラスクロスは前記低圧
水銀灯から発する紫外線によって付着している集束剤が
分解されるとともにガラス表面の炭素成分付着物が減少
し、表面張力が２倍程度大きくなる。

【００２１】照射炉３を出た紫外線照射処理済みのガラ
スクロス２は巻取軸５によって巻き取られる。

【００２２】一般に強化材の表面張力は照射距離を短く
、時間を長くすることによって大きくなる。たとえばガ
ラス繊維のばあい、照射距離５ｃｍで３分後に表面張力
が　６０ｄｙｎｅ／ｃｍと照射しないばあいの２倍にな
る。したがって、照射距離５ｃｍで照射区間１５ｍの照
射炉を採用すると表面張力は３分程度でほぼ飽和状態と
なるので、ガラス繊維の送り速度を従来と同じ約５ｍ／
分とすることができる。

【００２３】以上のごとく、本発明における強化材は低
圧水銀灯を照射するだけでガラス繊維の集束剤の分解と
、表面のぬれ性が改善されるうえマトリックスとの親和
性が従来以上に向上する。

【００２４】以上、ガラスクロスのばあいの紫外線照射
について説明してきたが、その他ガラス繊維、ポリフェ
ニレンサルファイドやポリカーボネートなどの合成繊維
やセラミックスなどの強化材についても、光源の紫外線
量、光源からの距離および照射時間などを調節すること
によってガラス繊維のばあいと同様、紫外線照射によっ
て表面張力を大きくすることができる。

【００２５】前記でえられた表面処理済み繊維を強化材
として、従来から知られている公知の方法を使用してポ
リエステル樹脂、エポキシ樹脂などの成形を行ない本発
明の繊維強化プラスチックスとする。そのばあいどのよ
うな成形法に使用するかによって強化材もそれに適した
形態、たとえばロービング、ヤーン、クロスあるいはチ
ョップドストランドなどを使い分ける必要がある。

【００２６】本発明の繊維強化プラスチックスは、従来
のカップリング処理をした強化材を用いた繊維強化プラ
スチックスに比べて、工程管理項目が少なくなるので特
性の変動がすくないという長所がある。

【００２７】以下実施例によって本発明をさらに説明す
るが、本発明はそれらのみに限定されるものではない。

【００２８】［実施例１］両端にガラスクロスの導入口
および出口を設けた幅１１０ｃｍ、高さ２０ｃｍ、長さ
１６ｍの照射炉内に、７００ｗの低圧水銀灯をガラスク
ロスの通路の上下にクロスから約５ｃｍ離してガラスク
ロスの進行方向に直角に１００ｃｍ間隔で設けた。

【００２９】ガラスクロス（使用糸の番手５．６、重量
２００ｇ／ｍ２　、平織、幅１００ｃｍ）を毎分５ｍの
速度で前記照射炉内を通過させた。

【００３０】えられた照射処理済みのガラスクロスにつ
いて、表面張力を測定し、６０ｄｙｎｅ／ｃｍの値をえ
た。

【００３１】なお、表面張力の測定方法はつぎのとおり
である。

【００３２】表面張力測定方法：表面張力の分かってい
る種々の液体をガラスクロス上に滴下し、接触角を測定
して、接触角が０となる時の表面張力を外挿入法で求め
る。

【００３３】またえられた照射済みのガラスクロスに、
硬化剤を添加したポリエステル樹脂を含浸せしめ、通常
の方法で積層した。該積層板はガラス含有率６０％、厚
さ１ｃｍ、幅１００ｃｍ、長さ１００ｃｍであった。

【００３４】えられた積層板の曲げ強度を測定し、４５
ｋｇｆ／ｍｍ２の値をえた。

【００３５】なお、曲げ強度の測定法はＪＩＳ　Ｋ　６
９１１によった。

【００３６】［比較例１］実施例１と同様のガラスクロ
スを用い、乾燥炉内で６００℃で３分加熱後カップリン
グ剤として信越化学（株）製のビニルトリクロロシラン
ＫＡ１００３を満たした含浸槽中を１分間かけて通過さ
せ、そののち乾燥した。

【００３７】えられた試料について実施例１に記した方
法で表面張力を測定した。

【００３８】その結果は５５ｄｙｎｅ／ｃｍであった。

【００３９】また実施例１と同様にして積層板をえ、そ
の曲げ強度を実施例１の方法にしたがって測定した。

【００４０】その結果は４０ｋｇｆ／ｍｍ２であった。

【００４１】実施例１および比較例１から本発明の繊維
強化プラスチックスは強化材とマトリックスとの親和性
が高くその結果としてポリエステル積層板の曲げ強度、
繊維方向の圧縮強度や絶縁破壊強度などの点ですぐれて
いることが分かる。

【００４２】

【発明の効果】本発明の繊維強化プラスチックスは、強
化材とマトリックスとの親和性が高く、大きな曲げ強度
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における強化材の、表面処理方法の説明
図である。

【図２】従来の強化材の、表面処理方法の説明図である
。

【符号の説明】

１　　ガラスクロス ２　　紫外線照射処理済みガラスクロス３　　照射炉 ４　　低圧水銀灯 ５　　巻取軸 ６　　カップリング処理済みガラスクロス７　　乾燥炉 ８　　含浸槽 ９　　カップリング剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　強化材と樹脂とからなる繊維強化プラ
   スチックスであって、前記強化材として、紫外線照射に
   よって表面が改質され、マトリックスとの接着力が向上
   せしめられた有機繊維および（または）無機繊維を使用
   したものである繊維強化プラスチックス。