JP2004315345A - ガラスロービング - Google Patents
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Abstract
【課題】高速で解舒しても糸ガイドにおいて毛羽が発生しにくく、白水中でモノフィラメントに素早く開繊し、ガラスペーパーの抄造速度の高速化が可能な切断直接投入法に適したガラスロービングを提供することである。
【解決手段】 本発明のガラスロービングは、３５００ｇの乾燥状態のガラスロービングを、３本の真鍮棒の表面に接触させて通過させた際の毛羽の発生量が１００ｍｇ以下であり、白水中での開繊時間が６０秒以内であることを特徴とする。また、本発明のガラスロービングは、数平均分子量が１００００〜１００００００である水溶性高分子と界面活性剤とを含有する集束剤が塗布されてなるガラスロービングであって、前記水溶性高分子の付着量が０．００５〜０．５質量％であることを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】 本発明のガラスロービングは、３５００ｇの乾燥状態のガラスロービングを、３本の真鍮棒の表面に接触させて通過させた際の毛羽の発生量が１００ｍｇ以下であり、白水中での開繊時間が６０秒以内であることを特徴とする。また、本発明のガラスロービングは、数平均分子量が１００００〜１００００００である水溶性高分子と界面活性剤とを含有する集束剤が塗布されてなるガラスロービングであって、前記水溶性高分子の付着量が０．００５〜０．５質量％であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、タイルカーペットやルーフィングなどの建築資材、または、プリント配線基板に使用されるガラス繊維不織布（ガラスペーパー）に適したガラスロービングに関するものである。
タイルカーペットやルーフィングなどの建築資材、または、プリント配線基板に使用されるガラス繊維不織布（ガラスペーパー）は、次のようにして作製される。
まず、溶融ガラスを白金製ブッシングの底面に形成された多数のノズルから引き出すことによってガラスをフィラメント化した後、ガラスフィラメント表面に集束剤を塗布し、ギャザリングシューを用いて一本のストランドに束ねた後、ケーキとして巻き取られる。
次に、巻き取られたケーキからストランドを解舒しながら３〜５０ｍｍの長さに切断してチョップドストランドを作製する。
最後に、水溶性高分子、界面活性剤等を溶解させた白水中へチョップドストランドを投入し、プロペラ羽根等を用いて攪拌し、チョップドストランドを開繊（解繊ともいう）させてモノフィラメントとし、パルプから紙を製造する場合と同様の方法によりメッシュコンベアー上で抄造し、乾燥することによってガラスペーパーが作製される。
ガラスペーパーには、機械強度の向上を目的として一本一本のモノフィラメントに開繊した状態が求められ、ガラスペーパーに使用されるガラスチョップドストランドには白水中でモノフィラメントに素早く開繊することと、一度開繊した後にモノフィラメント同士が再凝集しにくいことが要求される。
従来、ガラスペーパーを作製する際にチョップドストランドを白水中へ投入し、モノフィラメントにまで開繊させる方法として、チョップドストランドをバッチ内の白水中にコンテナから一度に投入し、開繊させるバッチ式と呼ばれる方法が用いられていた。
バッチ式において抄造速度を高速化するためには、開繊されたモノフィラメントが分散した白水の製造速度を上げる必要があるため、単位時間あたりのバッチ数を増やすことやバッチあたりの生産量を増やすことが有効である。しかし、単位時間あたりのバッチ数を増やすには、１バッチあたりの白水製造時間を短くする必要があるが、短時間ではチョップドストランドがモノフィラメントに充分に開繊しないことがあり、また、バッチあたりの生産量を増やすには、それに対応できる大きな容積の白水槽やプロペラ羽根が必要となり、設備費用が嵩むなどの問題があった。
そこで、これらの問題を解決するために、あらかじめホッパーに充填されたチョップドストランドを、ホッパーの底部に設けられた振動フィーダーやスクリューを用いて、抄造速度にあわせて一定量づつ白水中に投入し、開繊させる連続式と呼ばれる方法が用いられている。
連続式において、抄造速度のさらなる高速化のためには、ホッパーからのチョップドストランドの投入速度を上げることが有効であるが、振動フィーダーやスクリューを用いてホッパーからチョップドストランドを高速で投入すると、摩擦もしくはせん断によって毛羽が発生するため、白水中に投入されるチョップドストランドの量が変動したり、摩擦もしくはせん断によってフィラメント切れが発生するため、モノフィラメントの長さが短くなりガラスペーパーの強度が低下したりする。そのため、連続式においても抄造速度の高速化には限界があった。
さらなる抄造速度の高速化を達成するために、連続式にかわって、数十〜数百本のガラスロービングを白水槽の投入口付近で所定の長さに切断して作製されたガラスチョップドストランドを連続的に直接白水中に投入する方法（切断直接投入法）が考えられている。
従来のガラスロービングは、フィラメントワインディング法（ＦＷ法）、シートモールディングコンパウンド法（ＳＭＣ法）、スプレーアップ法、プリフォーム法等でガラス繊維強化樹脂（ＦＲＰ）成形品の補強材として広く使用されており、集束性を向上させ作業効率を高める目的で、または、マトリックス樹脂との接着性を向上させる目的で、集束剤の成分として酢酸ビニル樹脂やポリエステル樹脂等の被膜形成剤が集束剤に添加されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−３３４８４号公報
上記の切断直接投入法では、高速でガラスロービングを解舒し、抄造速度を高速化するため、糸ガイドにおける毛羽の発生を抑制することと、白水中での開繊時間を短くすることがガラスロービングに要求される。
しかし、特許文献１に記載されているガラスロービングは、表面に付着した酢酸ビニル樹脂やポリエステル樹脂等の被膜形成剤が一旦乾燥すると強固な被膜が形成されるため、このガラスロービングを切断直接投入法に使用すると毛羽の発生は抑制されるものの白水中でモノフィラメントに開繊しにくく、均一な厚さのガラスペーパーを抄造することは困難であった。
本発明の目的は、高速で解舒しても糸ガイドにおいて毛羽が発生しにくく、しかも白水中でモノフィラメントに素早く開繊し、抄造速度を高速化しても均一な厚さのガラスペーパーを作製できる切断直接投入法に適したガラスロービングを提供することである。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明者は結束剤に比較的高分子量の水溶性高分子を用いることによって毛羽の発生が少なく、結束剤が白水中で溶解しやすいため開繊性が良好となることを見いだし、本発明として提案するものである。
本発明のガラスロービングは、３５００ｍの乾燥状態のガラスロービングを、３本の真鍮棒の表面に接触させて通過させた際の毛羽の発生量が１００ｍｇ以下であり、白水中での開繊時間が６０秒以内であることを特徴とする。
また、本発明のガラスロービングは、数平均分子量が１００００〜１００００００である水溶性高分子と界面活性剤とを含有する集束剤が塗布されてなるガラスロービングであって、前記水溶性高分子の付着量が０．００５〜０．５質量％であることを特徴とする。
本発明のガラスロービングは、３５００ｍの乾燥状態のガラスロービングを、３本の真鍮棒の表面に接触させて通過させた際の毛羽の発生量が１００ｍｇ以下であるため、高速で解舒しても糸ガイドにおいて毛羽の発生に起因するストランド切れが発生しにくく、白水中での開繊時間が６０秒以内であるため、白水中でモノフィラメントに素早く開繊し、ガラスペーパーの抄造速度の高速化が可能な切断直接投入法に好適である。
ここで、毛羽の発生量は、図１に示すように水平方向に１０ｍｍの間隔（ｈ１、ｈ２）で、垂直方向に２５０ｍｍの間隔（ｐ）に配置された直径１０ｍｍφの三本の真鍮棒１、２、３の表面に毎分３００ｍの速度で３５００ｍの乾燥したガラスロービング４を接触させて通過させた際に発生する毛羽の質量で表わす。なお、真鍮棒の表面粗さＲｚが４．０μｍである。
また、白水中での開繊時間は、２５℃で１０ｍＰａ・ｓの粘度に調整されたポリアクリル酸ソーダ水溶液を１０００ｍＬ入れた内径１１０ｍｍのビーカーの底から１０ｍｍの位置に、回転直径７５ｍｍ、高さ３０ｍｍ、厚み３ｍｍの２枚羽根を配設し、２００ｒｐｍで回転させ、ポリアクリル酸ソーダ水溶液中に乾燥したガラスロービングを長さ１３ｍｍに切断して作製したチョップドストランドを３ｇ投入し、全てのチョップドストランドが投入からモノフィラメントになるまでに要した時間で表わす。なお、モノフィラメントとなったかどうかは目視で判定する。
毛羽の発生量が１００ｍｇよりも多いと、毛羽が飛散したり毛羽によってストランドが切断されたりして作業環境が悪化しやすいとともに、毛羽が絡まって綿状になるため、ガラスペーパーを作製した際に均一な厚さにすることが難しい。毛羽の発生量の好ましい範囲は８０ｍｇ以下であり、さらに好ましい範囲は６０ｍｇ以下である。
また、開繊時間が６０秒よりも長いと、ガラスペーパーを作製する際に未開繊のフィラメントとなるため均一な厚さにすることが難しい。開繊時間の好ましい範囲は５０秒以内であり、さらに好ましい範囲は４０秒以内である。
本発明のガラスロービングは、数平均分子量が１００００〜１００００００である水溶性高分子と界面活性剤とを含有する集束剤が塗布されてなるガラスロービングであって、前記水溶性高分子の付着量が０．００５〜０．５質量％であるため、毛羽の発生量を１００ｍｇ以下にすることができるとともに、開繊時間を６０秒以内にすることができる。なお、水溶性高分子の付着量は、ガラスロービングに付着した水溶性高分子の割合を指し、質量％で示したものである。
水溶性高分子の数平均分子量が１００００よりも小さいと、集束性が乏しいため毛羽の発生量が１００ｍｇを超えやすく、１００００００よりも大きいと、白水に対する溶解性が乏しくなるため開繊時間が６０秒を超えやすい。好ましい水溶性高分子の数平均分子量の範囲は５００００〜９０００００であり、さらに好ましい範囲は１０００００〜８０００００である。
水溶性高分子の数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて測定することができる。カラムはＷａｔｅｒｓ製Ｓｔｙｒａｇｅｌ（登録商標）等が使用可能である。
水溶性高分子の付着量が０．００５質量％よりも少ないと、集束性が悪化しやすいため摩擦によって毛羽の発生量が１００ｍｇを超えやすく、０．５質量％よりも多いと、水溶性高分子が溶解するために時間がかかるため開繊性が悪化しやすい。好ましい水溶性高分子の付着量の範囲は０．００７〜０．４質量％、さらに好ましい範囲は０．０１〜０．３質量％である。
本発明のガラスロービングは、水溶性高分子としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレンロジンエステル、ポリオキシエチレンアルキルポリオキシアミノエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミドエーテル、ポリアクリル酸誘導体からなる群より選ばれた１種類以上の高分子からなると、集束性および開繊性に優れるため好ましい。なお、ポリアクリル酸誘導体は、ポリアクリル酸のカルボキシル残基の少なくとも一つがナトリウム塩、またはカリウム塩となっているものを指す。
本発明で使用できる水溶性高分子としては、ポリオキシエチレンであるポリエチレングリコール１００００（関東化学製：分子量１００００）やポリエチレングリコール２００００（関東化学製：分子量２００００）、ポリアクリル酸ソーダであるＡ−２０Ｌ（東亞合成株式会社製：分子量５０万）等が挙げられる。
本発明のガラスロービングは、界面活性剤の付着量が０．００５〜０．５質量％であると、集束性および開繊性の点で好ましい。界面活性剤の付着量が０．００５質量％よりも少ないと、ガラスロービングの平滑性が乏しくなるため、摩擦が大きくなり毛羽の発生量が１００ｍｇを超えやすいとともに、ガラスフィラメント表面に潤滑性を付与しにくいため、開繊しにくいとともに白水中でモノフィラメント同士が凝集しやすく均一な厚さのガラスペーパーを製造しにくい。
また、界面活性剤の付着量が０．５質量％よりも多いと、溶解するまでに時間がかかるため開繊性が悪化しやすい。
好ましい界面活性剤の含有量の範囲は０．０１〜０．３質量％、さらに好ましい範囲は０．０１５〜０．２質量％である。
また、本発明のガラスロービングは、界面活性剤が、アルキルイミダゾリン系カチオン界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、アルキルアマイド系界面活性剤からなる群より選ばれた１種類以上の界面活性剤であると、白水中でモノフィラメント同士が凝集しにくいため好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、数平均分子量が５００〜８０００のポリアルキレングリコールアルキルエーテルやポリアルキレングリコールアルキルエステル、マンニトール系界面活性剤が使用可能である。
本発明のガラスロービングは、集束剤成分として、水溶性高分子と界面活性剤のほかに、必要に応じてシランカップリング剤、ｐＨ調整剤、消泡剤等を添加することができるが、集束剤成分の付着量が、０．０１〜０．６質量％であると、開繊性に優れるため好ましい。集束剤成分の付着量が０．０１質量％よりも小さいと、充分な集束性が得られにくいため毛羽が発生しやすく、０．６０質量％よりも大きいと、集束剤成分の溶解に時間がかかるため良好な開繊性が得られにくい。好ましい付着量の範囲は０.０３〜０.５質量％であり、さらに好ましい範囲は０．０５〜０．４質量％である。
シランカップリング剤としては、エポキシシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、ウレイドシランカップリング剤、ビニルシランカップリング剤、メタクリルシランカップリング剤、スチリルシランカップリング剤等が使用可能であり、マトリックス樹脂との接着力を高める効果を有する。
シランカップリング剤の付着量が０．０５質量％以下であると好ましい。０．０５質量％よりも多いと、シランカップリング剤がポリマー化して隣り合うガラスフィラメント同士の結合が強固になるため、開繊性が損なわれやすい。
ｐＨ調整剤としては、酢酸が使用可能である。
消泡剤としては、シリコーン系消泡剤が使用可能である。
本発明のガラスロービングは、数平均分子量が１００００〜１００００００である水溶性高分子と界面活性剤との付着量の合量が集束剤成分の付着量の５０〜１００質量％であると、集束性および開繊性に優れるため好ましい。前記水溶性高分子と界面活性剤との付着量の合量が集束剤成分の付着量の５０質量％よりも小さいと、集束剤成分の溶解に時間がかかるため開繊性が損なわれやすい。好ましい含有量の範囲は６０〜１００質量％、さらに好ましい範囲は７０〜１００質量％である。
本発明のガラスロービングは、一般にガラス繊維に使用され、アルカリをほとんど含有しないＥガラス製であっても、耐薬品性に優れたＣガラス製であっても、誘電率が低いＤガラス製であってもよい。なお、Ｅガラスは、質量％でＳｉＯ2 ５２〜６２％、Ａｌ2Ｏ3 １２〜１６％、Ｂ2Ｏ3 ５〜１０％、ＣａＯ １６〜２５％、ＭｇＯ ０〜５％、Ｒ2Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ） ０〜２％の組成を含有する。
以下、本発明のガラスロービングを実施例と比較例を用いて詳細に説明する。
表１、２に本発明のガラスロービング（実施例１〜８）を、表３、４に比較例のガラスロービング（比較例１〜６）を示す。
表１〜４に示すガラスロービングは、以下のようにして作製した。
まず、Ｅガラスの組成を有する熔融ガラスを、４２００個のノズルを有する白金製のブッシングから引き出し、ガラスフィラメントの表面に表１〜４に示す付着量となるように水溶性高分子としてポリエチレンオキサイド、界面活性剤として２−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリン、シランカップリング剤としてγ−アミノプロピルトリエトキシシランを含んだガラス繊維用集束剤をアプリケーターで塗布し、ギャザリングシューを用いて一本のストランドに束ね、ケーキとして１５ｋｇ巻き取り、このケーキを１３０℃の熱風乾燥炉で１０時間乾燥してガラスロービングを作製した。
表１、２から明らかなように、実施例１〜８は、毛羽の発生量が９３ｍｇ以下であり、開繊時間が６０秒以内であった。
一方、表３、４から明らかなように、比較例１、２および５は、開繊時間が２０秒以内であったものの毛羽の発生量が１３０ｍｇ以上であり、比較例３、４および６は、毛羽発生量が５３ｍｇ以下であったものの開繊時間が８０秒以上であった。
以上のように本発明のガラスロービングは、毛羽の発生量が１００ｍｇ以下であるため、高速で解舒しても糸ガイドにおいて毛羽が発生しにくいとともに、白水中での開繊時間が短いため、抄造速度を高速化しても均一な厚さのガラスペーパーを作製することができ、切断直接投入法に好適であり、これを用いて作製したガラスペーパーはタイルカーペットやルーフィングなどの建築資材またはプリント配線基板に好適である。
１、２、３ 真鍮棒
４ ガラスロービング
４ ガラスロービング
Claims (7)
- ３５００ｍの乾燥状態のガラスロービングを、３本の真鍮棒の表面に接触させて通過させた際の毛羽の発生量が１００ｍｇ以下であり、白水中での開繊時間が６０秒以内であることを特徴とするガラスロービング。
- 数平均分子量が１００００〜１００００００である水溶性高分子と界面活性剤とを含有する集束剤が塗布されてなるガラスロービングであって、前記水溶性高分子の付着量が０．００５〜０．５質量％であることを特徴とするガラスロービング。
- 界面活性剤の付着量が０．００５〜０．５質量％であることを特徴とする請求項２に記載のガラスロービング。
- 集束剤成分の付着量が、０．０１〜０．６質量％であることを特徴とする請求項２または３に記載のガラスロービング。
- 数平均分子量が１００００〜１００００００である水溶性高分子と界面活性剤との付着量の合量が集束剤成分の付着量の５０〜１００質量％であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のガラスロービング。
- 水溶性高分子が、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレンロジンエステル、ポリオキシエチレンアルキルポリアミノエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミドエーテル、ポリアクリル酸誘導体からなる群より選ばれた１種類以上の高分子からなることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のガラスロービング。
- 界面活性剤が、アルキルイミダゾリン系カチオン界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、アルキルアマイド系界面活性剤からなる群より選ばれた１種類以上の界面活性剤であることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のガラスロービング。
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