JP7274061B2 - 補強用ガラス繊維、チョップドストランド、繊維シート及びロッド - Google Patents
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Description
SiO2、Al2O3及びFe2O3を含み、
Fe2O3の含有率が12~25質量%である、補強用ガラス繊維を提供する。
上記の補強用ガラス繊維を含む、チョップドストランドを提供する。
上記の補強用ガラス繊維を含む、繊維シートを提供する。
上記の補強用ガラス繊維を含む、ロッドを提供する。
本実施形態の補強用ガラス繊維は、SiO2、Al2O3及びFe2O3を含み、CaOをさらに含んでいてもよい。本実施形態の補強用ガラス繊維において、Fe2O3の含有率が12~25質量%である。
アルミナ源としては、特に限定されず、アルミナのほか、ムライトなどの他の鉱石が挙げられる。
上記で例示した以外に、玄武岩、安山岩に代表される火山岩もシリカアルミナ源として利用できる。
非晶化度(%)=[Ia/(Ic+Ia)]×100 (1)
(式(1)において、Icは、補強用ガラス繊維についてX線回折分析を行ったときの結晶質ピークの散乱強度の積分値の和であり、Iaは、非晶質ハローの散乱強度の積分値の和である。)
E=10-6・ρ・vt 2・(vl 2-4/3・vt 2)/(vl 2-vt 2)
上述のとおり、補強用ガラス繊維は、コンクリート製品の補強に用いられてもよい。本発明は、その別の側面から、本実施形態の補強用ガラス繊維を備えるコンクリート製品を提供する。好ましい一形態では、コンクリート製品は、セメント組成物と、セメント組成物に埋め込まれた補強用ガラス繊維とを有する。別の好ましい一形態では、コンクリート製品は、本体部と、当該本体部の表面を被覆する被覆部材とを備え、当該被覆部材が補強用ガラス繊維を含んでいる。被覆部材は、例えば、樹脂やセメントなどの材料をさらに含んでいてもよい。
補強用ガラス繊維を含むチョップドストランドは、例えば、補強用ガラス繊維が束ねられてなるストランドを切断することによって作製できる。ストランドに含まれる補強用ガラス繊維の数は、特に限定されず、例えば100~10,000本、典型的には400~4,000本である。ストランドは、補強用ガラス繊維を紡糸する際に、ストランドの形成に一般的に用いられる集束剤、例えば、エラストマー系集束剤により、紡糸した所定数の補強用ガラス繊維を束ねることにより形成できる。形成したストランドは、コレットなどに巻き取り、乾燥などの所定の処理を行ってもよい。ストランドは、図1を参照して説明した方法によって作製することができる。
補強用ガラス繊維を含む繊維シートは、織布であってもよく、不織布であってもよい。織布としては、例えば、経糸及び/又は緯糸としてロービングやヤーンを用いたクロスが挙げられる。不織布としては、例えば、チョップドストランドから形成されたチョップドストランドマットが挙げられる。不織布は、短繊維から形成されていてもよい。
図3A及び3Bは、上記の保護シートを含むコンクリート製品の一例を示している。詳細には、図3A及び3Bは、コンクリート製品として、シールド工法によるトンネルの覆工に用いられるセグメント31を示している。セグメント31は、円弧板形状を有し、シールドマシンによって掘削された掘削穴内にて、互いに接合されることにより円筒状の覆工体を形成することができる。詳細には、複数のセグメント31が、周方向に互いに接合することによってリングを形成できる。複数のセグメント31が、当該リングの軸方向に互いに接合することによって覆工体を形成できる。
補強用ガラス繊維を含むロッドは、例えば、補強用ガラス繊維が束ねられてなる。一例として、ロッドは、補強用ガラス繊維を組紐状に編むことによって作製される。ロッドにおいて、束ねられた補強用ガラス繊維は、セメントや、エポキシ樹脂などの樹脂によって固められていてもよい。ロッドは、例えば、鉄筋の代替として利用することができる。
図4は、上記のロッドを含むコンクリート製品の一例を示している。詳細には、図4は、コンクリート製品として、電柱50を示している。電柱50は、その一部が地中60に埋め込まれており、上方に向かって延びている。電柱50は、その内部に充填されたモルタルなどを含むセメント組成物52と、セメント組成物52内に埋め込まれた複数のロッド55とを備えている。ロッド55は、電柱50の底部から、電柱50が延びる方向に沿って、互いに平行に配置されている。電柱50の補強に用いられるロッド55において、補強用ガラス繊維は、優れた弾性率を有していることが特に好ましい。この補強用ガラス繊維は、実用上十分な耐アルカリ性を有している必要もある。
補強用ガラス繊維で補強されるコンクリート製品の例は、上述したものに限定されない。補強用ガラス繊維は、種々のコンクリート製品の骨材、補強材などに用いることができる。補強用ガラス繊維は、良好な機械的特性及び熱安定性を有する傾向もあるため、耐熱性が求められるコンクリート製品(例えば、発電所、溶融炉、コークス炉などに使用されるコンクリート製品)、あるいは耐火性が求められる建材(例えば、建築物の耐火構造、耐火被覆材など)に用いることもできる。
上述のとおり、補強用ガラス繊維は、ゴム製品の補強に用いられてもよい。本発明は、その別の側面から、本実施形態の補強用ガラス繊維を備えるゴム製品を提供する。一例として、ゴム製品は、ゴム組成物(マトリクスゴム)と、ゴム組成物に埋め込まれた補強用ガラス繊維とを有する。
コード(ゴム補強用コード)は、上記の補強用ガラス繊維(ゴム補強用繊維)が束ねられてなるストランドを備えている。ストランドに含まれる補強用ガラス繊維の数は、特に限定されず、例えば100~2000本、典型的には200~600本である。ストランドは、補強用ガラス繊維を紡糸する際に、ストランドの形成に一般的に用いられる集束剤、例えば、エラストマー系集束剤により、紡糸した所定数の補強用ガラス繊維を束ねることにより形成できる。形成したストランドは、コレットなどに巻き取り、乾燥などの所定の処理を行ってもよい。
上記のコードで補強されたゴム製品の例には、ゴムベルト、ゴムタイヤ、ゴムホースが含まれる。ゴムベルトの一例は伝動ベルトである。伝動ベルトの例には、噛み合い伝動ベルト、摩擦伝動ベルトが含まれる。噛み合い伝動ベルトの一例は、自動車用タイミングベルトに代表される歯付きベルトである。摩擦伝動ベルトの例には、平ベルト、丸ベルト、Vベルト、Vリブドベルトが含まれる。ゴムタイヤは、典型的には、自動車用タイヤ又は自転車用タイヤである。ゴム製品の補強に用いられるコードにおいて、補強用ガラス繊維は、優れた弾性率を有していることが特に好ましい。
補強用ガラス繊維は、上記のコード以外の他の形態に加工して用いることもできる。他の形態としては、コンクリート製品について上述した形態などが挙げられる。
上述のとおり、補強用ガラス繊維は、プラスチック製品(樹脂製品)の補強に用いられてもよい。本発明は、その別の側面から、本実施形態の補強用ガラス繊維を備えるプラスチック製品を提供する。好ましい一形態では、プラスチック製品は、樹脂組成物(マトリクス樹脂)と、樹脂組成物に埋め込まれた補強用ガラス繊維とを有する。別の好ましい一形態では、プラスチック製品は、本体部と、当該本体部の表面を被覆する被覆部材とを備え、当該被覆部材が補強用ガラス繊維を含んでいる。被覆部材は、例えば、樹脂などの材料をさらに含んでいてもよい。補強用ガラス繊維で補強されたプラスチック製品は、FRP(Fiber Reinforced Plastic)と呼ばれることがある。
本実施形態の補強用ガラス繊維で補強されたプラスチック製品は、例えば、スポーツ用品、自動車などの車両、船舶、建材、航空機、浄化槽、浴槽、風力発電用のブレード、角材、ポール、タンク、パイプ、下水管(排水管)、燃料タンク、家電製品などの用途に利用できる。
SiO2とAl2O3との含有率の合計が40~70質量%であり、
Al2O3/(SiO2+Al2O3)により算出される質量比が0.15~0.40であり、
Fe2O3の含有率が16~25質量%であり、
CaOの含有率が5~30質量%である、ゴム補強用繊維を提供する。
上記のゴム補強用繊維が束ねられてなるストランドを備えた、ゴム補強用コードを提供する。
上記のゴム補強用コードで補強された、ゴム製品を提供する。
試料ガラスを切断し、各面を鏡面研磨して25×25×5mmの板状サンプルを作製し、アルキメデス法により各サンプルの密度ρを測定した。また、弾性率は、JIS R1602-1995の超音波パルス法に準じて測定した。具体的には、前述の密度測定に用いたサンプルを用い、超音波パルスが伝播する音速を縦波と横波について測定し、前述の密度とともに上述の数式に代入して、弾性率Eを算出した。なお、伝播速度は、オリンパス株式会社製の超音波厚さ計MODEL 25DL PLUSを用い、周波数20kHzの超音波パルスがサンプルの厚み方向に伝播し反射して戻ってくるまでの時間を、伝播距離(サンプルの厚さの2倍)で除して算出した。
試料ガラスを粉砕し、上述した方法によって、質量減少率ΔWBASEと質量減少率ΔWACIDを測定した。
Claims (18)
- SiO2、Al2O3、Fe2O3及びCaOを含み、
Fe2O3の含有率が12~25質量%であり、
CaOの含有率が10~25質量%であり、
SiO2、Al2O3、Fe2O3及びCaO以外の微量成分の含有率が5質量%未満であり、
コンクリート製品の補強、ゴム製品の補強、又はプラスチック製品の補強に用いられる、
補強用ガラス繊維。 - 前記微量成分がMgOを含む、請求項1に記載の補強用ガラス繊維。
- SiO2とAl2O3との含有率の合計が55~70質量%であり、
Al2O3/(SiO2+Al2O3)により算出される質量比が0.10~0.40である、請求項1又は2に記載の補強用ガラス繊維。 - 引張強度が2500N/mm2以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維。
- 弾性率が80MPa以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維。
- ガラス転移点Tgが700℃以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維。
- 温度99℃、濃度10質量%の水酸化ナトリウム水溶液に1時間浸漬させた場合の質量減少率ΔWBASEが0.30質量%以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維。
- コンクリート製品の補強に用いられ、温度99℃、濃度10質量%の水酸化ナトリウム水溶液に1時間浸漬させた場合の質量減少率ΔWBASEが0.25質量%以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維。
- ゴム製品の補強又はプラスチック製品の補強に用いられ、弾性率が85MPa以上である、請求項1~7のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維。
- 弾性率が90MPa以上である、請求項9に記載の補強用ガラス繊維。
- CaOの含有率が18~25質量%であり、
Fe2O3の含有率が15~25質量%である、請求項1~10のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維。 - CaOの含有率が15~25質量%であり、
Fe2O3の含有率が15~23質量%である、請求項1~10のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維。 - SiO2、Al2O3、Fe2O3及びCaOを含み、
Fe2O3の含有率が12~25質量%であり、
SiO2とAl2O3との含有率の合計が55~70質量%であり、
Al2O3/(SiO2+Al2O3)により算出される質量比が0.10~0.40であり、
SiO2、Al2O3、Fe2O3及びCaO以外の微量成分の含有率が5質量%未満であり、
コンクリート製品の補強、ゴム製品の補強、又はプラスチック製品の補強に用いられる、補強用ガラス繊維。 - 前記微量成分がMgOを含む、請求項13に記載の補強用ガラス繊維。
- 長繊維である、請求項1~14のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維。
- 請求項1~14のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維を含む、チョップドストランド。
- 請求項1~14のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維を含む、繊維シート。
- 請求項1~14のいずれか1項に記載の補強用ガラス繊維を含む、ロッド。
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