JPS61219734A - ガラス繊維 - Google Patents

ガラス繊維

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JPS61219734A
JPS61219734A JP5753585A JP5753585A JPS61219734A JP S61219734 A JPS61219734 A JP S61219734A JP 5753585 A JP5753585 A JP 5753585A JP 5753585 A JP5753585 A JP 5753585A JP S61219734 A JPS61219734 A JP S61219734A
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glass fiber
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glass
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Kozo Shioura
塩浦 康三
Shuichi Yamazaki
周一 山崎
Hiroaki Shono
庄野 弘晃
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Nitto Boseki Co Ltd
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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 本発明は異形断面のガラス繊維に関する。
従来の技術 一般に、ガラス繊維は溶融ガラスを円形断面の多数のノ
ズル孔を形成したブッシングから紡出して多数のフィラ
メントに形成し、これらのフィラメントをストランドに
集束して巻取ることにより製造されており。
製造されたガラス繊維の各単糸は円形の断面形状を存し
ている。ガラス繊維の主たる用途は、熱硬化性樹脂。
熱硬化性樹脂などに混入する補強材である。ガラス繊維
の表面には一般に処理剤を付着させ、ガラス−樹脂界面
の接着力を与えている。
発明が解決しようとする問題点 近年、樹脂とガラス繊維とを含む複合材の強度向上がま
すます望まれている。
従って1本発明の目的は複合材の補強材として使用した
時、該複合材の強度を一層向上することのできるガラス
繊維を提供するにある。
問題点を解決するための手段 本発明者は上記問題点を解消すべく鋭意検討の結果。
ガラス繊維補強複合材の強度向上には、ガラス繊維と樹
脂との間の接着力を強めること及びガラス繊維同志の接
着力を強めることが重要であり、ガラス繊維と樹脂との
間の接着力は、従来のような円形断面に代えて。
比表面積の大きい異形断面とすることにより向上するこ
と、ガラス繊維同志の接着力は、ガラス繊維外周に凹部
を形成し、該凹部に他のガラス繊維がはまり込むように
することにより向上することを見出した。
本発明はかかる知見に基づいてなされたもので2本発明
のガラス繊維は、断面が、外周に凹部を有する形状であ
ることを特徴とする。第1A図、第1B図は本発明のガ
ラス繊維の好適な実施例を示すもので、第1A図のガラ
ス繊維1は中央の凹部2と前端のふくらみ部3とを有す
るまゆ形状の断面のものであり、第1B図のガラス繊維
1は各頂点にふくらみ部3を存し且つ頂点間に凹部2を
有するほぼ三角形の断面のものである。なお9本発明の
ガラス繊維は第1A図、第1B図の断面形状に限定され
ず、頂点間に凹部を形成したほぼ四角形、五角形等の多
角形であってもよい。
作用 このように、外周に凹部2を有する断面形状のガラス繊
維は従来の円形断面に比べ比表面積が大きいので。
ガラス繊維と樹脂との間の全接着力が大きく補強効果が
向上する。また、このような断面のガラス繊維フィラメ
ントを多数集束して得られるストランドは、製造工程に
おいて、テンションをかけた状態で、集束剤塗布ローラ
ーやガイド上を走行する為、これらのローラーやガイド
上で全フィラメントが密集し、一つのフィラメントの凹
部2に他のフィラメントのふくらみ部3がはまり込み、
従来よりもフィラメント同志が良く付いたストランドと
なる。この為、ストランドの取扱いが容易となり、また
このストランドを補強材として樹脂中に混入させると、
ガラス繊維の軸線に対して直角な方向でのガラス繊維同
志の接着力が大きく、複合材の引き裂き強度が向上する
。例えば、第1A図に示すまゆ形状のガラス繊維のスト
ランドは第2図に示すように、全体が偏平に重なり中央
の凹部2と前端のふくらみ部3とがはまり合い、符号4
で示す部分でかみ合うので、A−に方向でのガラス繊維
同志の接着力が大きく、複合材の引き裂き強度が向上す
る。この引き裂き強度向上には、凹部2が大きければ大
きい程(凹み量が大きい程)好ましい。
プルトルージョンでは軸に直角方向の割れに対する強度
が要求されるので1本発明のガラス繊維からなるストラ
ンドはこの用途に極めて好適である。なお、第1A図に
示す細長いまゆ形状のガラス繊維は、ストランド形成時
に全フィラメントが同方向に並ぶので、従来の円形断面
のガラス繊維に比べて極めて偏平な且つ薄いストランド
となり、フィラメントワインディング。
プルトルージッン、ロービングクロス、電絶クロス等の
長繊維用途に極めて好適である。
製造方法 次に本発明になる異形断面のガラス繊維の製造方法を説
明する。
第3図は第1A図に示す断面がまゆ形状のガラス繊維を
製造する装置の1例を示す概略側面図、第4図はその要
部の正面図である。参照符号11は多数のノズル孔を備
えたノズル板12を底部に持つブッシング。
13は集束剤塗布ローラー、14は集束ローラー、15
は巻取装置、16は冷却用気体(以下冷風と言う)を吹
き出す冷風吹出装置である。ノズル板12には。
第5図に示すように、互いに近接して配置されたノズル
孔18A、18Bが多数形成されており、且つノズル板
12の下面には第6図から良くわかるように、多対のノ
ズル孔18A、18Bの中央を中心とした円錐形成いは
球形の凹部19が形成されている。
第3図、第4図において、ブッシング11に供給された
溶融ガラス17はノズル板12の多対のノズル孔18A
、18Bから紡出され1次いで互いに接合し且つ冷風吹
出装置16からの冷風で急冷、固化され、断面がまゆの
形状をしたフィラメント20となる。多数のフィラメン
ト20は集束剤を塗布された後、集束ローラー14でス
トランド21に集束され1巻取装置15の巻取管22上
に巻取られる。この途中において。
ストランド21が集束剤塗布ローラーやガイド上を走行
する際、各フィラメントが偏平に倒れて重なり合い。
従来よりも偏平な(全フィラメントが同方向を向いて並
んだ)ストランドとなる。以上の方法で、断面がまゆの
形状をしたガラス繊維を集合した偏平なストランドが製
造される。
上記方法の実施に当たって1次の注意が必要である。
ノズル孔から紡出される溶融ガラスは一般に粘度が低く
1表面張力が大きいため、直ちに断面が円形になる傾向
が強い。この為、一対のノズル孔18A、18Bから紡
出した溶融ガラスを接合し、断面をまゆの形状としても
、その溶融ガラスが固化するまでに1表面張力により断
面が円形になることがある。この傾向はノグル孔の間隔
が短い程強く、従ってノズル孔の間隔が近接し過ぎると
、フィラメントの断面形状は楕円形成いは円形となって
しまう。逆に離し過ぎると各ノズル孔からの溶融ガラス
が接合せず、2本のフィラメントとなってしまう。従っ
て多対におけるノズル孔の間隔は紡糸条件を基に、楕円
形や円形断面とならぬように又、2本の繊維に分かれな
いように設定することが必要である。ノズル板12の下
面は平坦面であってもよいが、第6図に示すように凹部
19を形成すると、二つのノズル孔18A、18Bの接
点部分がノズル板下面よりも上になって、外気による冷
却が弱まり、二つのノズル孔からの溶融ガラスが接合し
易い。換言すれば、凹部19を設けることにより、ノズ
ル孔18A。
18Bの間隔を広くすることが可能となる。凹部19の
形状は多対のノズル孔にそれぞれ形成した円錐状或いは
球形状に限定されず、第7図(イ)、(ロ)。
(ハ)に示すような溝状としてもよく、又これらの凹部
19はノズル板12を変形させて形成する代わりに第8
図に示すようにノズル板12の下面を削って形成しても
よい、ノズル孔18A、18Bの断面形状は第5図図示
の長方形に限らず、長円形、楕円形1円形等任意である
が、長手方向に並んだ長方形成いは長円形とすると比表
面積の大きい細長いまゆの形状を作ることができるので
好ましい。
冷風吹出装置16からの冷風はノズル板か、ら紡出され
たフィラメントを急冷し、固化を早める。これは。
二つのノズル孔から紡出され、互いに接合して凹凸の大
きいまゆの形状の断面となった溶融ガラスが、自身の表
面張力により円形断面に変形するのを制限するので、ま
ゆ状の断面をしたガラス繊維の作るのに有効な手段であ
る。冷却に用いる気体としては通常空気或いは窒素が用
いられるが、コスト次第では他の気体2例えば不活性ガ
ス等を用いてもよい。冷風吹出装置16としては2図面
では多対のノズル孔に対応して設けた多数の冷風吹出バ
イブ25を備えたものを示したが。
この例に限定されず、単−或いは少数の大きい吹出口を
備えたものであってもよい、冷風の吹き付は方向は。
ノズル面に対して並行から直角まで可能であるが、最も
望ましいのはノズル面に対して75度〜85度の角度で
ノズル面に向かって吹き付けるのが良い、これ以下の角
度で吹き付ける場合には、1方向からの吹き付けのみで
はガラス繊維の流れに乱れを起こすことがあるので、相
対する方向からバランスを取りながら吹き付けるのが、
好ましい、冷風の風量は10@1/sin対から24!
/win対に選定することが好ましい、風量1〇−/a
kin対以下では冷却効果において不足を生じ断面が円
形に近くなることがある。一方2j!/win対以上で
は気流によりガラス繊維の流れに乱れを生じ繊維が絡ま
るとか円形断面のフィラメントに分離してしまう等のト
ラブルを生じることがある。
ノズル板から紡出された溶融ガラスが円形断面に変形す
る傾向を阻止する手段としてノズル板から押し出される
溶融ガラスの温度を下げ、粘度を高めることも有効であ
る。しかし、単に粘度を高めると吐出量が低下し製造さ
れるガラス繊維が細くなる。そこで、ブンシング内の溶
融ガラスを適当な方法で加圧し、加圧下で溶融ガラスを
押し出すことが好ましい、このように溶融ガラスを加圧
下で押し出すことにより、溶融ガラスを粘度の高い状態
で押し出すことが可能となり、吐出された溶融ガラスが
円形に変形する傾向を一層制限でき、より凹凸の大きい
まゆ形状のガラス繊維が得られる。溶融ガラスに加える
圧力は高い程、高粘度の溶融ガラスを吐出することが可
能となり、異形性維持の点からは好ましいが、ブッシン
グの強度上の制限があるため9通常は8kg/−以下が
好ましい。
第1B図に示す断面がほぼ三角形のガラス繊維製造には
、第9図、第1O図に示すように、3個のノズル孔18
A、18B、18Cを互いに近接して配置し。
且つ下面の各ノズル孔を含む領域に凹部19を形成した
ノズル板12を用いる。このノズル板12を用いて上記
と同様の方法により、第1B図に示すような頂点間に凹
部2を持った断面形状のガラス繊維が製造される。なお
、この場合にもノズル孔は円形に限らず、長円形1.楕
円形、長方形等任意である。また、互いに接近して配置
するノズル孔の個数を4個、5個と増やすことにより、
はぼ四角形、五角形等の多角形断面のガラス繊維の製造
が可能である。
実施例I 第1表並びに第5図、第6図に示す形状5寸法のノズル
孔18A、18B並びに凹部19ををするノズル板を用
いてガラス繊維製造を行ったところ、第1表に示す寸法
を有し、且つ第11図に示すまゆ状断面のガラス繊維が
得られた。このガラス繊維からなるストランドをプルト
ルージョンとして棒を作った場合には。
曲げ強度が従来の円形断面のガラス繊維に比べ10〜1
5%向上した。
第1表 ノズル孔形状      長方形 ノズル長辺       2.5fi ノズル短辺       1.1鶴 溶融ガラス温度     1240℃ 紡出圧力        常圧(ガラスヘッド圧)冷風
量         0.51 /+min対吹き付は
角度      75度 冷風吹出バイブ径    2鶴 フィラメント長径(a)   30μ フイラメント短径(b)   10μ フイラメント中央径(C)0.9〜0.8 X b実施
例■ 第2表並びに第9図、第10図に示す形状1寸法のノズ
ル孔18A、18B、18C並びに凹部19を有するノ
ズル板を用いてガラス繊維製造を行ったところ。
第2表に示す寸法を有し、且つ第12図に示すほぼ三角
形断面のガラス繊維が得られた。このガラス繊維からな
るストランドを用いてFRTPで曲げ強度を測定したと
ころ1曲げ強度が従来の円形断面のガラス繊維に比べ1
0〜15%同上した。
第2表 ノズル孔形状      円形 ノズル位置       正三角形の頂点ノズル径  
      1.6 m 溶融ガラス温度     1200℃ 紡出圧力        常圧(ガラスヘッド圧)冷風
量         0.51 /sin四部吹き付は
角度     75度 冷風吹出バイブ径    2鶴 凹部19径       41 フィラメント径(R)    10μ 発明の効果 以上に説明した如く1本発明のガラス繊維は、外周に凹
部を有する断面形状のものであるので、従来の円形断面
のガラス繊維に比べ比表面積が増加しており。
複合材の補強材として使用した時樹脂に対する接着力が
大きく、また、フィラメント同志のはまり合い効果によ
り、複合材の強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図、第1B図はそれぞれ本発明のガラス繊維の断
面図、第2図は第1A図のガラス繊維を集合した状態を
示す断面図、第3図は第1A図に示すガラス繊維の製造
に用いる装置を示す概略側面図、第4図はその要部の正
面図、第5図は第3図の装置に用いるノズル板12の底
面の一部を示す図、第6図は第5図の■−■断面図、第
7図はノズル板の変形例を示す斜視図。 第8図はノズル板の更に他の変形例を示す断面図、第9
図は第1B図に示すガラス繊維の製造に用いるノズル板
の一部の断面図、第10図はその下面図、第11図は実
施例■で作ったガラス繊維の断面顕微鏡写真を基に作成
した断面図、第12図は実施例「で作ったガラス繊維の
断面顕微鏡写真を基に作成した断面図であ1−・ガラス
繊維  2−凹部  3・−・ふくらみ部12・・−ノ
ズル1  13−集束剤塗布ローラー14−集束ローラ
ー 15−巻取装置 18A、18B、18cmノズル孔  19−凹部20
・−・フィラメント  21−・ストランド25・・−
冷風吹出バイブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)断面が、外周に凹部を有する形状であることを特
    徴とするガラス繊維。
  2. (2)前記断面の形状が、中央の凹部と前端のふくらみ
    部を持ったまゆ形状であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のガラス繊維。
  3. (3)前記断面の形状が、頂点にふくらみ部を、頂点間
    に凹部を有するほぼ多角形の形状であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のガラス繊維。
JP5753585A 1985-03-23 1985-03-23 ガラス繊維 Granted JPS61219734A (ja)

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