JPH0762299B2 - 硝子繊維チョップドストランドマット - Google Patents

硝子繊維チョップドストランドマット

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JPH0762299B2
JPH0762299B2 JP62149587A JP14958787A JPH0762299B2 JP H0762299 B2 JPH0762299 B2 JP H0762299B2 JP 62149587 A JP62149587 A JP 62149587A JP 14958787 A JP14958787 A JP 14958787A JP H0762299 B2 JPH0762299 B2 JP H0762299B2
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chopped strand
glass fiber
strand mat
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洋 藤井
雅治 林
重俊 佐藤
好雄 竹内
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、セメント、珪酸カルシウム、石膏などのよう
な水硬性物質を補強するための硝子繊維チョップドスト
ランドマットに関するものである。
従来技術とその問題点 硝子繊維は他の有機質、無機質繊維と比較して優れた引
っ張り強度と高い弾性率を有するために、FRP(硝子繊
維強化プラスチック)などの繊維強化複合材料に好適な
補強材として広く使われているが、中でもチョップドス
トランドマットは、FRPの成形方法として最も一般的な
ハンドレイアップ法に最適なため、大量に使用されてい
る。
FRP用として広く用いられているチョップドストランド
マットは概ね次のようにして作られている。ブッシング
から引き出された多数の硝子繊維フィラメントに集束剤
を塗布して成る硝子繊維束(ストランド)を、高速で回
転するワインダーにより紙管に巻きとりケーキを作る。
乾燥したケーキを多数並べ、各ケーキから引き出したス
トランドを切断装置により所定の長さ(通常5cm)に切
断し、無端ベルト上に均一に分散堆積せしめ、次いでバ
インダーを散布して加熱し、チョップドストランド同士
を接着せしめてチョップドストランドマットとする。こ
の際、強度の高いFRPを得るためには、マットの単位体
積当りの硝子繊維量を大きくする必要があり、またマッ
ト自身の引っ張り強度が弱いと取り扱い時にマットが引
きちぎれたりして作業性が悪くなるために、一般的には
マットを加熱する際にロールプレスなどによりマットを
圧縮することが行われている。
かかるチョップドストランドマットをFRP用として使用
する場合には、FRP樹脂液中に溶媒として多量に存在す
るスチレンモノマーがマットバインダーを溶解するため
に、FRP樹脂液はチョップドストランドマット中にすみ
やかに含浸し得るが、セメント、珪酸カルシウム、石膏
などのような水硬性物質の補強用として使用する場合に
は、セメントなどの水系スラリーをかかる圧縮された嵩
密度の大きなマットに含浸せしめることは不可能であ
る。FRP用のチョップドストランドマットにセメントな
どの水系スラリーを含浸せしめるのが困難である原因
は、マットバインダーが水に不溶ということだけではな
く、嵩密度が大きいこと自体にある。仮にマットバイン
ダーが水溶性であっても、水系スラリーにおける水はFR
P樹脂液におけるスチレンモノマーとは異なり、セメン
トなど水硬性物質の溶媒ではなく、単なる混和物にすぎ
ないため、マットの嵩密度が大きいと水だけがマット中
に浸透するという水と水硬性物質の分離現象が発生する
からである。たとえ何らかの強制的手段によりこの分離
を防いだとしても、そのための費用と労力は莫大なもの
になり、品質の安定性という新たな問題にも直面する。
セメントなど水硬性物質を硝子繊維で補強した製品、例
えばGRC製品の成形法としては、既にダイレクトスプレ
ー法、プレミックス鋳込み法などが実施されており、こ
れから先に提案される成形法は、これらの方法よりコス
トが安く、品質の安定性を保証するものでなければなら
ない。
FRP用マットとしてはチョップドストランドマットの他
に、コンティニュアスストランドマットが知られてい
る。コンティニュアスストランドマットはブッシングか
ら引き出された多数の硝子繊維フィラメントに集束剤を
塗布して成るストランドを、高速で回転するホイールプ
リングに接触せしめて引っ張り、振りとばして無端ベル
ト上にループ状に堆積せしめ、バインダーを塗布して加
熱し、ストランド同士を接着せめることによって製造さ
れる。コンティニュアスストランドマットにおいても、
チョップドストランドマットと同様、加熱時にロールプ
レスなどによる圧縮力が加えられている。かかるコンテ
ィニュアスストランドマットをセメントなど水硬性物質
の補強材として使用する場合の問題点は、上述した嵩密
度が大きいことに起因する含浸不良に加えて、連続スト
ランドが小さい曲率をもってループ状をなしているた
め、本来連続繊維に期待する補強効果が発揮され難いと
いうことである。更にコンティニュアスストランドマッ
トはチョップドストランドマットに比べて高価であり、
需要量も少く、一つの生産設備当りの生産量が大きいた
め、多品種のものが生産され難いという難点もある。
かかるコンティニュアスストランドマットの問題点を解
決するものとして、ストランドの長さが1m以上のチョッ
プドストランドマットが提案されている。しかしこのチ
ョップドストランドマットもFRP用に開発されたため、
単位体積当りの硝子繊維量すなわち嵩密度をいかに大き
くするかに重点が置かれており、かかるマットをセメン
トなど水硬性物質の補強材として使用する場合には、含
浸不良の問題に直面することは明らかである。また本発
明者等の研究によれば、通常のチョップドストランドマ
ットマシンでは、ストランドの長さが50cmを超えると、
ストランド同士が弯曲したりループを作ったりしてから
み合い、均一に分散されず、補強効果の均一なマットが
得られないことが判明した。
発明の目的 本発明の目的は、上に述べた既存の硝子繊維マットの欠
点を改良し、セメント、珪酸カルシウム、石膏などの水
系スラリーが容易に含浸し、補強効果が均一で扱いやす
く、安価な硝子繊維チョップドストランドマットを提供
することにある。
発明の構成 本発明の硝子繊維チョップドストランドマットは、硝子
繊維チョップドストランドを均一に分散し、バインダー
で相互に接着して成る硝子繊維チョップドストランドマ
ットにおいて、該硝子繊維チョップドストランドの長さ
が5〜50cmであり、該硝子繊維チョップドストランドマ
ットの嵩密度が0.02〜0.1g/cm3であり、水硬性物質を補
給するために用いられることを特徴とする。
本発明におけるチョップドストランドマットは次のよう
にして製造することができる。乾燥ケーキを多数並べ、
各ケーキから引き出したストランドを切断装置により長
さ5〜50cmに切断し、無端ベルト上に均一に分散堆積せ
しめ、次いでバインダーを散布して加熱し、予め間隙が
1〜3mmに設定されたローラーの間を通し、チョップド
ストランド同士を接着せしめてチョップドストランドマ
ットとする。ここで重要なことは、従来のFRP用マット
ではローラー間に間隙を設けず、マットをローラーの重
量によりプレスするという形で圧縮するのに対し、本発
明のチョップドストランドマットでは、ローラー間に1
〜3mmの間隙を設けることである。これによって嵩密度
0.02〜0.1g/cm3のチョップドストランドマットを製造す
ることが可能になった。
本発明者等の研究の結果、ローラー間隙が1mmより小さ
いと、チョップドストランドマットの嵩密度は0.1g/cm3
より大きくなり、またローラー間隙が3mmより大きい
と、マットの嵩密度は0.02g/cm3より小さくなることが
判明した。本発明においては、チョップドストランドマ
ットの嵩密度は0.02〜0.1g/cm3、好ましくは0.03〜0.08
g/cm3であることが必要である。嵩密度が0.02g/cm3より
小さいと、マット自身の強度が弱く事実上取り扱いが困
難となり、嵩密度が0.1g/cm3より大きいと、セメントな
どの水系スラリーをマットに含浸せしめることが不可能
となる。また、本発明におけるチョップドストランドの
長さは5〜50cm、好ましくは7〜30cmであることが必要
である。チョップドストランドの長さが5cmより小さい
と、該マットが嵩高であるためにマット自身の強度が弱
く、取り扱いが困難となり、チョップドストランドの長
さが50cmを超えると、ストランド同士が弯曲したりルー
プを作ったりしてからみ合い、均一に分散されず、補強
効果の均一なマットが得られない。
バインダーには特に限定はないが、粉末状あるいは液状
のポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂、
アクリル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂,フェノール樹
脂などを使用することができ、バインダー付着量は固形
分で硝子繊維に対し3〜20重量%程度が好適である。
本発明においては、チョップドストランドマットのたて
方向に、必要に応じてロービング、ヤーンなどのたて糸
を5mm〜50cm間隔で混入せしめることも可能である。本
発明のチョップドストランドマットに、セメントなどの
水系スラリーを連続的に含浸せしめる連続成形法におい
ては、特にマットのたて方向の強度が要求される。この
ような場合にたて糸を混入せしめるのは、成形の能率を
上げるうえで効果的である。
本発明に用いる硝子繊維としては、どんな種類の硝子繊
維も使用可能であるが、セメント、珪酸カルシウムなど
アルカリ性の高い水硬性物質を補強する場合には、10重
量%以上のZrO2を含有する耐アルカリ性硝子繊維を使用
するのが好適である。
本発明によるマットは、セメント、珪酸カルシウム、石
膏などの水系スラリーが容易に含浸し、補強効果が均一
で扱いやすく、しかも従来のチョップドストランドマッ
トマシンを使って製造できるため、新たな設備投資の必
要がなく、安価であるというメリットがある。
以下実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。
実施例1 ZrO2を20重量%含有する耐アルカリ性硝子をブッシング
から引き出して13μの硝子繊維とし、酢酸ビニルを主成
分とする集束剤を塗布して、1ストランドが200フィラ
メントとなるように集束し、高速で回転するワインダー
により紙管に巻きとりケーキとなし、130℃で10時間乾
燥した。この乾燥ケーキを380個並べ、各ケーキからス
トランドを100m/分の速度で引き出し、10cmの長さに切
断し、8m/分の速度で移動する無端ベルト上に800g/m2
目付けとなるように分散堆積せしめ、次いで飽和ポリエ
ステル樹脂粉末を塗布して加熱し、チョップドストラン
ド同士を接着せしめてチョップドストランドマットとし
た。この際、ローラー間隙を0.5〜4mmの範囲で調整して
7種類のマットを作成した。バインダー付着量はいずれ
も約8%であった。
これらのマットについて、嵩密度、引っ張り強度を測定
し、取り扱い作業性を評価した。嵩密度は、30cm角のマ
ットを6枚重ねてその厚さと重量を測定することにより
求め、引っ張り強度は7.5cm×30cmのマットの両端5cmづ
つをチャックでつかみ、インストロンで引っ張ったとき
の破壊荷重(kgf)で表した。
上記7種類のマットを所定の枚数型枠に載置し、重量比
で普通ボルトランドセメント100、5号珪砂60、減水剤
(マイティ150)0.7、水35から成るモルタルを厚さ1cm
になるように打設し、3分間振動を加えてGRC(硝子繊
維強化セメント)板を作った。この場合、マットの厚さ
が1cm以上のものについては、振動中にこてを使って1cm
の厚さにおさえこんだ。翌日脱型後モルタルの含浸の程
度を観察した。また、材令28日における曲げ強度を測定
した。これらの結果を第1表に示す。なお、第1表には
参考のため市販のFRP用チョップドストランドマット
(目付け450g/m2、ストランド長さ5cm、嵩密度0.6g/c
m3)についての試験結果をも示した(試料No.8)。
第1表の結果、チョップドストランドマットの嵩密度が
0.02より小さい試料(No.1)は、マットの取り扱い作業
性が悪く、また0.1より大きい試料(No.7〜8)はモル
タルが含浸し難いことがわかる。特に嵩密度0.6の市販
のFRPチョップドストランドマット(試料No.8)に至っ
ては、全く含浸しないことが判明した。
実施例2 実施例1で用いた乾燥ケーキを380個並べ、各ケーキか
らストランドを100m/分の速度で引き出し、所定の長さ
(2.5〜75cmの範囲内で7種類)に切断し、8m/分の速度
で移動する無端ベルト上に800g/m2の目付けとなるよう
に分散堆積せしめ、次いで飽和ポリエステル樹脂粉末を
散布して加熱し、ローラー間隙2mmのローラー間を通過
せしめて、嵩密度約0.05g/cm3のチョップドストランド
マットとした。バインダー付着量は実施例1と同様約8
%であった。
これらのマットについて、引っ張り強度を測定し、取り
扱い作業性および均一性を評価した。マットの引っ張り
強度は実施例1と同様の方法で測定した。また、実施例
1と同様に、GRC板を作り、モルタル含浸性、曲げ強度
などの評価を行った。これらの結果を第2表に示す。な
お、第2表には、参考のため、市販のFRP用コンティニ
ュアスストランドマット(目付け450g/m、嵩密度0.15g/
cm3)についての試験結果をも示した(試料No.16) 第2表の結果、ストランドの長さが5cmより短い試料(N
o.9)では、ストランドの脱落が多い、マット自身の強
度が小さいなどマットの取り扱い作業性が極めて悪く、
また50cmより長い試料(No.15)では、チョップドスト
ランドの分散不良による厚薄ムラが顕著となり、モルタ
ルが部分的にしか含浸しないため、強度のバラツキが著
しく大きくなることがわかる。ストランドの長さが無限
大の市販のFRP用コンティニュアスストランドマット
(試料No.16)でモルタル含浸性が悪いのは、このマッ
トの嵩密度が大きい(0.15g/cm3)ためである。
発明の効果 以上のように本発明の硝子繊維チョップドストランドマ
ットは嵩密度が0.02〜0.1g/cm3であるためセメント、珪
酸カルシウム、石膏などの水系スラリーが容易に含浸
し、また、チョップドストランドの長さが5〜50cmであ
るため、補強効果が均一で且つ安価に生産することが可
能である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】硝子繊維チョップドストランドマットを均
    一に分散し、バインダーで相互に接着してなる硝子繊維
    チョップドストランドマットにおいて、該硝子繊維チョ
    ップドストランドの長さが5〜50cmであり、該硝子繊維
    チョップドストランドマットの嵩密度が0.02〜0.1g/cm3
    であり、水硬性物質を補強するために用いられることを
    特徴とする硝子繊維チョップドストランドマット。
JP62149587A 1987-06-16 1987-06-16 硝子繊維チョップドストランドマット Expired - Lifetime JPH0762299B2 (ja)

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