JPH06279068A - ゴム被覆ガラス繊維及びその製造方法 - Google Patents

ゴム被覆ガラス繊維及びその製造方法

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JPH06279068A
JPH06279068A JP5065520A JP6552093A JPH06279068A JP H06279068 A JPH06279068 A JP H06279068A JP 5065520 A JP5065520 A JP 5065520A JP 6552093 A JP6552093 A JP 6552093A JP H06279068 A JPH06279068 A JP H06279068A
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JP
Japan
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glass fiber
rubber
coated
coated glass
parts
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JP5065520A
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Naoki Yamamoto
直己 山本
Masaharu Fujimoto
雅治 藤本
Hideyuki Fujii
秀幸 藤井
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/24Coatings containing organic materials
    • C03C25/26Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/27Rubber latex

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 端面も含めた繊維表面全体が被覆されかつ繊
維間の癒着の少ないゴム被覆ガラス繊維およびその製造
方法を提供する。 【構成】 表面全体がゴム層で被覆されたゴム被覆ガラ
ス繊維において、ゴム被覆層のゴム成分がガラス繊維表
面に化学結合されていることを特徴とするゴム被覆ガラ
ス繊維、及び、ガラス繊維表面にグラフト活性点を導入
し、次いでこのグラフト活性点にゴム成分用単量体をグ
ラフト重合するゴム被覆ガラス繊維の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はゴム被覆ガラス繊維及び
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス繊維強化材料は、その優れた機械
特性、耐熱性あるいは成形加工性を活かし、電気・電子
分野、OA機器分野など様々な産業分野に幅広く利用さ
れている。しかしながら、一般にガラス繊維強化樹脂材
料はガラス繊維の複合化によりマトリックス樹脂の本来
有している靱性が大きく損なわれ、より高度な耐衝撃性
が要求される分野には利用できないのが現状である。
【0003】ところで、ガラス繊維強化材料の靱性を向
上させたものとして、引き抜き成形法により長さ3mm
以上のガラス繊維を熱可塑性樹脂に含有賦形したガラス
長繊維強化樹脂材料や、ガラス繊維径を小さくしたガラ
ス繊維強化樹脂材料がある。しかしながら前者では、射
出成形後のウエルド部の強度の低下やガラス繊維長を保
持するための金型構造上の制約が存在する点が問題であ
り、後者ではガラス繊維の破断がより生起しやすくなる
ことで機械特性が低下する点が問題であり、物性を十分
満足するものは得られていない。
【0004】また、ガラス繊維強化樹脂に粒子状のゴム
成分を添加することにより靱性を改良する方法はよく用
いられるが、この方法では耐衝撃性を上げようとすると
ガラス繊維強化樹脂材料の本来有している剛性、耐熱
性、耐薬品性が著しく低下してしまう点が問題である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ガラス繊維強化樹脂材
料の靱性を向上させる方法の一つとしては、ガラス繊維
/マトリックス界面境界層に低弾性率の成分を導入する
考え方が佐藤らにより提案されている(J.Mat.Sci.,26,3
891(1991))。しかしながら、この報告では具体的な低弾
性率成分の導入方法や得られた複合材料の物性について
は記載がない。
【0006】一方、無機質単繊維表面にゴム層を付着さ
せる方法としては、炭素繊維表面にアミン変性ニトリル
ゴム分散水溶液より被覆する方法が提案されているが、
この方法では単繊維状被覆繊維は得られるものの、端面
も含めた繊維表面全体が均質に被覆された長さ7mm以
下の繊維を得ることができない。
【0007】本発明者はこのような状況に鑑み、端面も
含めた繊維表面全体が被覆されかつ繊維間の癒着の少な
いゴム被覆ガラス繊維およびその製造方法について鋭意
検討し本発明に到達した。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、表面全
体がゴム層で被覆されたゴム被覆ガラス繊維において、
ゴム被覆層のゴム成分がガラス繊維表面に化学結合され
ていることを特徴とするゴム被覆ガラス繊維にあり、ま
た、ガラス繊維表面にグラフト活性点を導入し、次いで
このグラフト活性点にゴム成分用単量体をグラフト重合
するゴム被覆ガラス繊維の製造方法にある。
【0009】本発明で用いられるガラス繊維のサイズは
特に限定されないが、アスペクト比が5以上で長さが7
mm以下のものが好ましい。アスペクト比が5未満の場
合はガラス繊維の充填材としての性能が低下しこれを熱
可塑性樹脂と複合化させた樹脂組成物の機械特性を損な
うおそれがある。また、繊維長が7mmを越えた場合は
熱可塑性樹脂との複合化に際しガラス繊維が破断してゴ
ム成分が被覆されていない端面が生じ、その結果靱性が
低下してしまうおそれがある。
【0010】本発明においてガラス繊維を被覆している
ゴム成分は、室温でゴム弾性を示すものであれば特に限
定されないが、ガラス繊維表面へのゴム成分の結合性を
考慮すると、ノルマルブチルアクリレ−ト、メチルアク
リレ−ト、エチルアクリレ−トおよびブタジエンから選
ばれた少なくとも一種のビニル単量体の重合物、または
前記ビニル単量体の少なくとも一種とアリルメタクリレ
−ト、ジビニルベンゼンおよびエチレングリコ−ルジメ
タクリレ−トから選ばれた少なくとも一種のビニル単量
体との共重合物であることが好ましい。このゴム成分は
ガラス繊維表面のSi原子に対してSi−O−Siまた
はSi−O−C等の結合によってガラス繊維に化学結合
されており、この結合部には後述のグラフト活性モノマ
−等に由来する化学結合構造が存在する。
【0011】このガラス繊維を被覆しているゴム成分の
量は特に限定されないが、ガラス繊維100重量部に対
して0.1〜100重量部であることが好ましい。0.
1重量部未満では実質上ゴム弾性の効果が期待できず、
また100重量部を越えた範囲では均質な被覆形態を有
するゴム被覆ガラス繊維を得るのが困難になる。さらに
好ましくは0.1〜30重量部である。
【0012】次に本発明のゴム被覆ガラス繊維の製法例
を説明する。本発明のゴム被覆ガラス繊維は、ガラス繊
維の表面にグラフト活性点を導入し、次いでこのグラフ
ト活性点にゴム成分用単量体をグラフト重合することに
よって得ることができる。グラフト活性点の導入はガラ
ス表面にグラフト活性モノマ−を化学結合させることに
よって行われる。反応容器中にガラス繊維、グラフト活
性モノマ−成分及び溶媒、必要であれば更に反応助剤を
入れ、攪拌しながら適当な温度で反応させることによっ
て、ガラス繊維表面へのグラフト活性モノマ−を化学結
合することができる。グラフト活性モノマ−としては、
ガラス繊維表面のシラノ−ル基と反応可能なシランアル
コキシ基、エポキシ基、酸無水物またはハロゲン化炭化
水素基等の少なくとも一種の官能基と、ゴム成分用の単
量体と反応可能なビニル基、スチリル基、アリル基、メ
タクリロイル基、アクリロイル基、メルカプト基および
アゾ基から選ばれる少なくとも一種の官能基とを併有す
る化合物が挙げられる。
【0013】次いでこのガラス繊維の存在下にゴム成分
用の単量体をグラフト重合させてガラス繊維表面を被覆
する。グラフト重合反応は重合反応容器中に前記ガラス
繊維、ゴム成分用単量体、分散媒、及び重合開始剤、必
要であれば更に乳化剤を入れ、攪拌しながら適当な条件
で行う。重合反応容器中への各成分の添加順序は特に限
定されないが、通常は容器中に予めガラス繊維、分散
媒、及び乳化剤を入れておき、ゴム成分用単量体と重合
開始剤を滴下する方法が採用される。分散媒としては水
または有機溶媒を使用するが、特に水を分散媒にした場
合には効率よく繊維間の癒着を抑制することができる。
【0014】尚、重合の際に乳化剤を使用しないとガラ
ス繊維と同程度の大きさの(ガラス繊維を被覆していな
い)重合体の塊が生成され易く、ゴム被覆ガラス繊維を
この重合体と濾別し回収することが難しいので、乳化剤
を使用することが好ましい。乳化剤としてはアニオン
系、カチオン系及びノニオン系の各種乳化剤が使用可能
である。乳化剤はガラス繊維を被覆しない重合体を微粒
化させる機能を有するので、重合終了後の回収の際この
重合体は濾別によりゴム被覆ガラス繊維から容易に除去
することができる。
【0015】グラフト重合に用いる単量体の量は特に限
定されないが、均質な被覆形態を有するゴム被覆ガラス
繊維を得るためには、ガラス繊維100重量部に対し、
ビニル単量体を0.1〜120重量部用いることが好ま
しい。
【0016】本発明のゴム被覆ガラス繊維は、従来のガ
ラス繊維と同様の方法で熱可塑性樹脂と複合化すること
ができる。この複合樹脂組成物は、従来のガラス繊維含
有樹脂組成物に比べ剛性は同等あるいは若干低下するも
のの、耐衝撃性が大きく向上し優れた性能バランスを示
す。
【0017】熱可塑性樹脂としては、得られる複合樹脂
組成物の剛性と靱性のバランスを考慮すると、ポリブチ
レンテレフタレ−ト、ポリエチレンテレフタレ−ト、6
−ナイロン、6,6−ナイロン、ポリカ−ボネ−ト、ポ
リアリレ−ト、ポリフェニレンエ−テル、ポリアセタ−
ル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスチレンおよびポ
リプロピレンから選ばれた少なくとも一種であることが
好ましい。
【0018】本発明のゴム被覆ガラス繊維を含有させた
複合樹脂組成物は、射出成形、プレス成形、中空成形、
カレンダ成形等の様々な加工法によって目的の成形品と
され、その優れた剛性、機械強度、耐衝撃性を活かした
用途に使用することができる。
【0019】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例におけるゴム被覆ガラス繊維及び樹脂
組成物の分析評価の測定法は次のとおりである。 1)ゴム付着率の測定: 陶器製るつぼにゴム被覆ガラ
ス繊維を秤量(M0 )し、これを約700℃で焼成後、
残存灰分量(M1 )を秤量した。ガラス繊維に対するゴ
ム付着率(重量%)は次式により算出した。 ゴム付着率=(M0 −M1 )/M1 ×100 2)ゴム被覆形態の観察: 走査型電子顕微鏡を用いて
ゴム被覆ガラス繊維のゴム被覆形態を観察した。 3)曲げ試験: ASTM D−790に準じて測定し
た。なお、測定条件は、温度23℃、湿度50%RHと
した。 4)アイゾット衝撃試験: ASTM D−256に準
じて測定した。なお、測定条件は、試験片厚さ3.2m
m、温度23℃、湿度50%RHとした。 また、以下の実施例、比較例において使用される「部」
は全て重量部を意味する。
【0020】実施例1 試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および撹拌装
置を備えた容量3.0リットルの反応器内に、長さ70
μm、径9μmのガラス繊維(日本電気硝子(株)製EP
G−70M−01N)500部とメチルエチルケトン5
00部および濃度96%の硫酸5部を入れ、撹拌しなが
ら80℃まで昇温した。
【0021】次に、グリシジルメタクリレ−ト50部を
試薬注入容器から反応器内に添加して、80℃にて5時
間反応させた。反応器を冷却し、撹拌を停止することに
より反応器内のガラス繊維を沈降させた。次いで上澄み
を除去し、残渣を水洗浄、アセトン洗浄した後濾過回収
し、70℃にて一晩真空乾燥した。
【0022】次に、試薬注入容器、冷却管、ジャケット
加熱機および撹拌装置を備えた容量2.0リットルの反
応器内に、前記のグリシジルメタクリレ−ト処理ガラス
繊維192部、水668.2部および乳化剤(花王アト
ラス(株)製 ネオペックスNo.6)2.2部を入
れ、窒素気流下で撹拌した。次に、硫酸第一鉄0.00
24部、エチレンジアミンテトラ酢酸0.0072部お
よびロンガリッドC0.572部を水50部に溶解させ
た水溶液を試薬注入容器から添加した後、60℃まで昇
温した。続いてノルマルブチルアクリレ−ト95.04
部、アリルメタクリレ−ト0.96部およびクメンハイ
ドロパ−オキサイド0.432部の混合溶液を窒素置換
後、試薬注入容器から毎分4.8mlの速度で反応器中
に滴下した。滴下終了時から1時間後に反応器を冷却
し、内容物を濾過回収した。得られた生成物は水洗後、
80℃にて一晩熱風乾燥した。
【0023】このようにして得られた生成物(G−1)
の表面状態を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、ゴ
ム成分がガラス繊維を被覆した状態が観察された。被覆
表面は平滑で、若干の繊維の癒着が観察された。ガラス
繊維へのゴム付着率は47重量%であった。以上のゴム
被覆ガラス繊維の調製条件および結果を表1にまとめて
示した。
【0024】実施例2 実施例1に準拠して、重合反応に用いるノルマルブチル
アクリレ−トおよびアリルメタクリレ−トの量を変更し
て表1のゴム被覆ガラス繊維(G−2)を得た。
【0025】実施例3 試薬注入容器、冷却管および撹拌装置を備えた容量2.
0リットルの反応器内に、エチルアルコ−ル1000
部、酢酸15部およびγ−メタクリロイルオキシプロピ
ルトリメトキシシラン(信越シリコ−ン(株)製 KB
M−503)20部を入れ、2時間室温にて反応した。
次いで、実施例1と同様のガラス繊維500部を投入し
一晩撹拌した。この反応器内内容物を容量2.0リット
ルのフラスコに移し、エバポレ−ションにより反応物を
回収した。得られた反応物を熱風乾燥機にて95℃下で
5時間熱処理した後、水洗浄続いてアセトン洗浄し、濾
過回収して70℃にて一晩真空乾燥した。次に、このよ
うにして処理したガラス繊維192部を用い、実施例1
と同様の条件でゴム成分を重合させ、表1のゴム被覆ガ
ラス繊維(G−3)を得た。被覆表面は平滑でかつ繊維
間の癒着は全く観察されなかった。
【0026】比較例1 実施例1と同様の未処理のガラス繊維192部を用い、
実施例1と同様の条件でゴム成分を重合させた。得られ
た生成物の表面状態を走査型電子顕微鏡にて観察したと
ころガラス繊維の表面にはゴム成分の付着は全く観察さ
れなかった。
【0027】比較例2 比較例1に準拠して、長さ70μm、径9μmのガラス繊
維(日本電気硝子(株)製 EPG−70M−70E:
エポキシ系シランカップリング剤処理ガラス繊維)を用
いて重合反応を行ない表1の結果を得た。
【0028】実施例4 実施例2で調製したゴム被覆ガラス繊維(G−2)3
1.5部およびポリブチレンテレフタレ−ト(三菱レイ
ヨン(株)製タフペットPBT N1010)68.5
部をビニル製袋中で混合した後、この混合物をバレル、
単軸スクリュ−およびダイスを備えた押し出し機にて、
バレル温度250℃で押し出し、ストランド状の樹脂組
成物を得た。この組成物をASTM D−790および
D−256に準拠した試験片用金型、シリンダバレル、
スクリュ−を備えた射出成形機にて、シリンダ温度25
0℃、金型温度60℃の条件で射出成形を行い、曲げ試
験およびアイゾット衝撃試験用試験片を得、評価した。
以上の混合仕込み条件および物性測定結果を表2にまと
めて示した。表2の結果から明らかなように樹脂組成物
は剛性と靱性のバランスが優れている。
【0029】実施例5 実施例4に準拠して、実施例3で調製したゴム被覆ガラ
ス繊維(G−3)を用いて、曲げ試験およびアイゾット
衝撃試験を行い表2の結果を得た。表2の結果から明ら
かなように樹脂組成物は剛性と靱性のバランスが優れて
いる。
【0030】比較例3 実施例1と同様の未処理のガラス繊維30部及び実施例
4と同様のポリブチレンテレフタレ−ト70部をビニル
製袋中で混合した後、この混合物をバレル、単軸スクリ
ュ−およびダイスを備えた押し出し機にて、バレル温度
250℃で押し出し、ストランド状の樹脂組成物を得
た。次いで実施例4と同様にして試験片を作り評価し表
2の結果を得た。
【0031】比較例4 ノルマルブチルアクリレ−ト79.2部、アリルメタク
リレ−ト0.8部、メタクリル酸メチル10部およびメ
タクリル酸グリシジル10部を多段乳化重合法によって
重合させた粒子状のグラフトゴム15部、実施例1と同
様の未処理のガラス繊維30部及び実施例4と同様のポ
リブチレンテレフタレ−ト55部をビニル製袋中で混合
した後、この混合物をバレル、単軸スクリュ−およびダ
イスを備えた押し出し機にて、バレル温度250℃で押
し出し、ストランド状の樹脂組成物を得た。次いで実施
例4と同様にして試験片を作り評価し表2の結果を得
た。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【発明の効果】本発明のゴム被覆ガラス繊維は、ガラス
表面全体がゴムで被覆されているため通常の手法により
容易に熱可塑性樹脂と複合化することができる。このよ
うにして得られたゴム被覆ガラス繊維含有樹脂組成物
は、剛性と靱性のバランスに優れているため、従来材料
では使用が困難であった高い剛性あるいは高い耐衝撃性
の要求される用途に利用することができ、また成形品の
薄肉化、軽量化が図れる等の利点を有している。更に本
発明のゴム被覆ガラス繊維を利用した樹脂組成物は比較
的少ないゴム量で靱性の改良が可能であるため、従来の
ガラス繊維と粒子状ゴムを併用した場合と比べ耐熱性お
よび耐薬品性の低下を抑えることができる。また、本発
明のゴム被覆ガラス繊維の製造方法は、ガラス繊維表面
に対するゴムの被覆が容易であり工業的生産に適してい
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面全体がゴム層で被覆されたゴム被覆
    ガラス繊維において、ゴム被覆層のゴム成分がガラス繊
    維表面に化学結合されていることを特徴とするゴム被覆
    ガラス繊維。
  2. 【請求項2】 ガラス繊維のアスペクト比が5以上でか
    つ長さが7mm以下である請求項1記載のゴム被覆ガラ
    ス繊維。
  3. 【請求項3】 ガラス繊維表面にグラフト活性点を導入
    し、次いでこのグラフト活性点にゴム成分用単量体をグ
    ラフト重合するゴム被覆ガラス繊維の製造方法。
JP5065520A 1993-03-24 1993-03-24 ゴム被覆ガラス繊維及びその製造方法 Pending JPH06279068A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999061233A3 (en) * 1998-05-22 2000-06-15 Cytec Tech Corp Products and method of core crush prevention

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