本发明涉及树脂强化用玻璃纤维以及玻璃纤维强化树脂成型品。
背景技术：
1、近年来，作为金属的替代材料，纤维强化树脂材料备受关注。然而，树脂的耐热性劣于金属，因此在要求高耐热性的用途中，利用纤维强化树脂材料替代金属的情况未有进展。在该背景下，人们正研究在要求高耐热性的用途中也可使用的纤维强化树脂成型品。
2、通常，针对用于纤维强化树脂成型品的强化纤维，为了提高强化纤维与树脂的密合性、提高纤维强化树脂成型品的强度，对强化纤维的表面附着有机物。例如，在上述强化纤维为玻璃纤维时，作为上述有机物，已知含有聚氨酯树脂、偶联剂和润滑剂的集束剂(例如，参照专利文献1)。上述聚氨酯树脂包含苯二亚甲基二异氰酸酯成分和聚酯多元醇成分作为结构单元。
3、然而，专利文献1记载的集束剂存在如下问题：即使该集束剂附着于玻璃纤维的表面，对于聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等树脂来讲，无法使该玻璃纤维与该树脂充分密合，从而导致玻璃纤维强化树脂成型品无法得到充分的机械特性。
4、为了解决上述问题，提出了如下的技术方案：在使酸和硅烷偶联剂附着于树脂强化用玻璃纤维的表面时，将该酸设定成羧基的α碳位的平均氢数量为0.5以上的酸，以使该酸的附着量成为相对于该树脂强化用玻璃纤维总量为10～400ppm的范围(例如，参照专利文献2)。
5、根据专利文献2，通过使上述酸和上述硅烷偶联剂附着于上述树脂强化用玻璃纤维的表面，能够提高玻璃纤维强化树脂成型品的机械特性。
6、现有技术文献
7、专利文献
8、专利文献1：日本特开2000-44793号公报
9、专利文献2：日本特开2020-158945号公报
技术实现思路
1、发明要解决的课题
2、然而，在采用专利文献2中记载的酸与硅烷偶联剂的组合并使它们附着于上述树脂强化用玻璃纤维的表面时，玻璃纤维束的集束性低，切断玻璃纤维束而制成短切原丝或者将该短切原丝与树脂混炼而成型树脂颗粒时，存在容易产生起毛、工序性显著降低的问题。
3、因此，本发明的目的在于消除上述问题，提供一种具备优异的工序性的树脂强化用玻璃纤维，利用该树脂强化用玻璃纤维能够获得具备优异的机械特性的玻璃纤维强化树脂成型品。
4、用于解决课题的手段
5、本发明人们对附着在树脂强化用玻璃纤维的表面上的有机物进行反复研究后发现，通过将该有机物的氮量n设定成相对于前述树脂强化用玻璃纤维的总量处于特定的范围，该树脂强化用玻璃纤维能够具备优异的工序性，并且利用该树脂强化用玻璃纤维能够制得具备优异的机械特性的纤维强化树脂成型品，从而完成了本发明。
6、因此，为了实现上述目的，本发明的树脂强化用玻璃纤维的技术特征如下。该树脂强化用玻璃纤维由玻璃纤维和附着在该玻璃纤维表面上的有机物构成，其特征在于：上述有机物的氮量n相对于所述树脂强化用玻璃纤维的总量为0.010～0.600质量％的范围，所述有机物的碳量c相对于所述树脂强化用玻璃纤维的总量为0.120～1.500质量％的范围，所述树脂强化用玻璃纤维的灼烧失重l为0.200～2.000质量％的范围，所述n、c和l满足下式(1)，
7、0.220≤(n×c)1/2/l≤0.405…(1)。
8、在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，通过使附着于上述玻璃纤维表面的有机物的氮量n和碳量c相对于该树脂强化用玻璃纤维的总量分别处于上述范围、使该树脂强化用玻璃纤维的灼烧失重l处于上述范围并使上述n、c和l满足上述式(1)，能够得到具备优异的工序性、且具备优异的机械特性的玻璃纤维强化树脂成型品。
9、这里，树脂强化用玻璃纤维具备优异的工序性是指后述的易切割性评价和捏合绒毛评价为a或b的情况。另外，纤维强化树脂成型品具备优异的机械特性是指，纤维强化树脂成型品的拉伸强度为200mpa以上、弯曲强度为305mpa以上、izod缺口冲击强度为13kj/m2以上。
10、在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，在上述有机物的氮量n相对于上述树脂强化用玻璃纤维的总量小于0.010质量％时，玻璃纤维与树脂的密合性变得不充分。另外，当上述有机物的氮量n相对于上述树脂强化用玻璃纤维的总量超过0.600质量％时，会产生如下问题：玻璃纤维的手感变硬，将其加工成玻璃纤维制品时的成品率变差或者长丝容易折损而导致起毛变多的问题。
11、另外，在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，在上述有机物的碳量c相对于上述树脂强化用玻璃纤维的总量小于0.120质量％时，玻璃纤维束无法充分集束，玻璃纤维束会在进行玻璃纤维束的搬运、切断时等解束而产生绒毛，从而成为棉状，因而存在工序性变差的问题。另外，当上述有机物的碳量c相对于上述树脂强化用玻璃纤维的总量超过1.500质量％时，在对玻璃纤维强化树脂进行成型时，大量产生源自有机物的分解气体，因而存在损害玻璃纤维强化树脂的外观、机械强度的问题。
12、另外，在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，在灼烧失重l小于0.200质量％时，玻璃纤维束无法充分集束，在玻璃纤维束的搬运、切断时等，玻璃纤维束会解束而产生绒毛，从而形成棉状，因而存在工序性恶化的问题。另外，当灼烧失重l超过2.000质量％时，在成型玻璃纤维强化树脂时，大量产生源自有机物的分解气体，因而存在损害玻璃纤维强化树脂的外观、机械强度的问题。
13、上述有机物的氮量n和碳量c例如可以通过下述方式求得：使用nc分析仪(株式会社住化分析中心制，商品名：sumigraph nc-trinity)将200～400mg的树脂强化用玻璃纤维(例如，短切原丝)在900℃的温度下灼烧250秒，利用气相色谱法测定灼烧所产生的气体中的二氧化碳气体量以及利用还原铜使氮氧化物还原而得到的氮气量，由此求得上述有机物的氮量n和碳量c。需要说明的是，测定上述二氧化碳气体量和氮气量是指测定这些气体的质量相对于设置到上述nc分析仪的树脂强化用玻璃纤维的质量的比例。
14、另外，上述灼烧失重可以依据jis r 3420∶2013进行测定。
15、上述易切割性评价可以通过下述方式进行评价：将1kg的将上述树脂强化用玻璃纤维切断成长度3mm而得到的短切原丝在依据jis z 8801-1∶2019的框径为200mm、网眼为2.8mm、金属丝的直径为1.12mm的平织的金属筛上每次放100g并振荡30秒钟，测定这时通过了金属筛的短切原丝的质量。在上述易切割性评价中，通过了金属筛的短切原丝的质量相对于过筛前的短切原丝的质量的比例为60质量％以上且100质量％以下的情况评价为a，将40质量％以上且小于60质量％的情况评价为b，并将0质量％以上且小于40质量％的情况评价为c。
16、需要说明的是，若玻璃纤维的加工性降低，在将玻璃纤维切断成短切原丝时，短切原丝的长度会比规定长度长。需要在切断工序之后除去比规定长度长的短切原丝，因而工序性变差，成品率变差。因此，在本技术中，将上述易切割性评价作为评价上述工序性的指标之一。
17、上述捏合绒毛评价可以通过下述方式进行评价：将1kg的上述树脂强化用玻璃纤维放入双臂捏合机装置(日本斯频德制造株式会社制，商品名：sr1-1)的混炼槽中，从上方放置6kg的重物，混炼4分钟后，测定产生的绒毛的质量。在上述捏合绒毛评价中，将绒毛的质量为0.15kg以下的情况评价为a，将超过0.15kg且为0.30kg以下的情况评价为b，将超过0.30kg且为0.60kg以下的情况评价为c。
18、上述拉伸强度是通过下述方式测定的数值：使用依据jis k 7164∶2005制成的由上述纤维强化树脂成型品构成的a型哑铃试验片(厚度4mm)，在试验温度23℃的条件下，使用精密万能试验机(株式会社岛津制作所制，商品名：autograph ag-xplus 50kn)，并依据jis k 7164∶2005而测定的值。
19、另外，上述弯曲强度是通过下述方式测定的数值：将依据jis k 7164∶2005制成的由上述纤维强化树脂成型品构成的a型哑铃试验片(厚度4mm)加工成i级试验片，在试验温度23℃的条件下，使用精密万能试验机(株式会社岛津制作所制，商品名：autograph ag-xplus 50kn)，并依据jis k 7017∶1999测定出的值。
20、另外，上述izod缺口冲击强度是通过下述方式测定的数值：将依据jis k 7164∶2005制成的由上述纤维强化树脂成型品构成的a型哑铃试验片(厚度4mm)加工成具有类型a缺口的类型1试验片，并依据jis k 7110∶1999而测定的值。
21、另外，在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，当附着于上述玻璃纤维表面的有机物的氮量n和碳量c相对于该树脂强化用玻璃纤维的总量分别处于上述范围、该树脂强化用玻璃纤维的灼烧失重l处于上述范围时，所述n和c优选满足下式(a)，进一步优选满足下式(b)。
22、2.90≤c/n≤6.50…(a)
23、4.85≤c/n≤6.20…(b)
24、在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，在附着于上述玻璃纤维表面的有机物的氮量n和碳量c相对于该树脂强化用玻璃纤维的总量分别处于上述范围、该树脂强化用玻璃纤维的灼烧失重l处于上述范围时，上述n和c满足上述式(a)，由此，该树脂强化用玻璃纤维能够具备优异的工序性，而且，能够制得具备更优异的机械特性的纤维强化树脂成型品。
25、另外，在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，在附着于上述玻璃纤维表面的有机物的氮量n和碳量c相对于该树脂强化用玻璃纤维的总量分别处于上述范围、该树脂强化用玻璃纤维的灼烧失重l为上述范围时，上述n和c满足上述式(b)，由此，该树脂强化用玻璃纤维能够具备更优异的工序性，而且，能够制得具备更优异的机械特性的纤维强化树脂成型品。
26、这里，具备更优异的工序性是指，上述树脂强化用玻璃纤维的上述易切割性评价为a的情况。另外，纤维强化树脂成型品具备更优异的机械特性是指：纤维强化树脂成型品的拉伸强度为200mpa以上，弯曲强度为315mpa以上，izod缺口冲击强度为13kj/m2以上。
27、另外，在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，优选的是，所述有机物的氮量n相对于所述树脂强化用玻璃纤维的总量为0.030～0.270质量％的范围，所述有机物的碳量c相对于所述树脂强化用玻璃纤维的总量为0.300～1.200质量％的范围，所述树脂强化用玻璃纤维的灼烧失重l为0.400～1.800质量％的范围，所述n、c和l满足下式(2)。
28、0.245≤(n×c)1/2/l≤0.274…(2)
29、在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，附着于上述玻璃纤维表面的有机物的氮量n和碳量c相对于该树脂强化用玻璃纤维的总量分别处于上述范围，该树脂强化用玻璃纤维的灼烧失重l处于上述范围，上述n、c和l满足上述式(2)，由此，该树脂强化用玻璃纤维能够可靠地具备更优异的工序性，而且能够更可靠地获得具备更优异的机械特性的纤维强化树脂成型品。
30、在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，上述有机物的氮量n相对于上述树脂强化用玻璃纤维的总量进一步优选的是0.040～0.200质量％的范围，特别优选的是0.060～0.180质量％的范围，最优选的是0.090～0.150质量％的范围。
31、另外，在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，上述有机物的碳量c相对于上述树脂强化用玻璃纤维的总量进一步优选的是0.400～1.000质量％的范围，特别优选的是0.450～0.800质量％的范围，最优选的是0.500～0.700质量％的范围。
32、此外，本发明的树脂强化用玻璃纤维的上述灼烧失重l进一步优选的是0.600～1.500质量％的范围，尤其优选的是0.700～1.400质量％的范围，特别优选的是0.850～1.300质量％的范围，最优选的是0.950～1.200质量％的范围。
33、在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，优选的是，所述有机物包含了含有氮的硅烷偶联剂(以下，有时也称之为含氮硅烷偶联剂)。
34、另外，在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，优选的是，所述有机物包含成膜剂。
35、另外，在本发明的树脂强化用玻璃纤维中，所述玻璃纤维可以是从由短切原丝、粗纱、短切原丝毡、磨碎纤维构成的组中选出的任一种形态。
36、另外，本发明的玻璃纤维强化树脂成型品的特征在于包含所述树脂强化用玻璃纤维和玻璃化转变温度为100℃以上的热塑性树脂。
37、另外，本发明的玻璃纤维强化树脂成型品优选含有所述任一种树脂强化用玻璃纤维和聚芳醚酮。