JP2003505322A - ポリマー封入グラスファイバペレットの製造システム - Google Patents

ポリマー封入グラスファイバペレットの製造システム

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JP2003505322A JP2001511384A JP2001511384A JP2003505322A JP 2003505322 A JP2003505322 A JP 2003505322A JP 2001511384 A JP2001511384 A JP 2001511384A JP 2001511384 A JP2001511384 A JP 2001511384A JP 2003505322 A JP2003505322 A JP 2003505322A
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ホマー ジー ヒル
ロバート エイ シュワイザー
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オウェンス コーニング
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Abstract

(57)【要約】 マルチフィラメントグラスストランドのチョップトセグメント（24）から実質的にポリマーシェルで封入された状態の高密度化グラスファイバペレット（48）を製造する方法及び装置を開示する。高密度化ペレットを製造するには、チョップトグラスストランドを水和させ、次に回転ドラム（41）内で混転させてこれらをペレット化し、その結果得られたペレットを回転ジグザグ形又は波形管（42）内で混転させて高密度化し、ペレットを乾燥させ、これらペレットをポリマー組成物で封じ込めるのが有利である。その結果得られたペレットは、ばら貯蔵及び取扱いの際に耐劣化性の向上を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 〔発明の技術分野及び産業上の利用性〕 本発明は、グラスファイバ（ガラス繊維）ペレットの製造に関する。特に、本
発明は、チョップトマルチグラスファイバストランド（切断マルチグラスファイ
バストランド）の多数のセグメントを組み合わせてペレットの状態にし、ペレッ
トをポリマーシェルで封入し又は包み込むことによりポリマーで被覆されたグラ
スファイバペレットを製造する装置及び方法を提供する。かかるペレットは、複
合構造部材中の強化材料として用いられるチョップトグラスファイバの貯蔵及び
取扱いに便利な形態となる。
【０００２】 〔発明の背景〕 チョップトグラスファイバは、一般に、熱可塑性樹脂製品中の強化材料として
用いられている。代表的には、かかるグラスファイバを製造するには、溶融ガラ
スをブッシング又はオリフィスプレートを通して延伸させてフィラメントの状態
にし、滑剤、カップリング剤及びフィルム形成バインダー樹脂を含むサイズ剤構
成物をフィラメントに塗布し、フィラメントを集束してストランドの状態にし、
ファイバストランドをチョッピング（切断）して所望長さのセグメントの状態に
し、サイズ剤構成物を乾燥させる。しかる後、これらチョップトストランドセグ
メントは、ポリマー樹脂と混ぜ合わされ、この混合物は、ガラス繊維強化プラス
チック製品の状態に形成されるよう圧縮又は射出成形機に送られる。代表的には
、チョップトストランドを熱可塑性ポリマーのペレットと混合し、この混合物を
、押出機に送り、この中で樹脂を溶融させ、グラスファイバストランドの一体性
を壊し、グラスファイバを溶融樹脂全体にわたって分散させ、そしてグラスファ
イバと樹脂の分散体をペレットの状態に形成する。次に、これらペレットを成形
機に送り、全体にわたり実質的に均等な分散度のグラスファイバを有する成形品
の状態に形成する。
【０００３】 しかしながら、残念なことに、かかる方法で作られたチョップトグラスファイ
バは代表的には嵩張っていて良好な流動状態にはならない。その結果、かかる繊
維は、取扱いは困難であり、自動化処理設備では問題を生じていた。
【０００４】 この問題を解決する１つの試みは、チョップトストランドを圧縮して密度の高
いロッドの形をした束又はペレットの状態にし、それにより、チョップトストラ
ンドの流動性を向上させると共に自動化設備を用いてグラスファイバを熱可塑性
樹脂との混合のために秤量し輸送することができるようにすることであった。か
かる方法は米国特許第４，８４０，７５５号に開示されており、この方法では、
濡れた状態のチョップトストランドを好ましくは振動キャリヤ上で転動させてス
トランドを丸くしてこれらを密度の高い円筒形のペレットの状態に圧縮する。か
かる方法及び装置は良好な流動性を示す密度の高い一層円筒形の形をしたペレッ
トを提供する傾向があるが、これらは望ましくないことに或る幾つかの点におい
て欠点がある。
【０００５】 例えば、ペレットサイズ及びグラスファイバ含有量は一般に、チョップトスト
ランド中のグラスファイバのサイズ及び本数によって制限される。というのは、
この方法は、多数のチョップトストランドセグメントが互いにくっついて単一の
チョップトストランド中に存在するグラスファイバよりも多いグラスファイバを
含むペレットを形成するのを阻止するよう設計されているからである。その結果
、適当な嵩密度及び良好な流動性を示すのに十分な直径と長さの比を有するペレ
ットを得るためには、チョッピングによりセグメントを得るもととなるストラン
ドは通常、多数本のフィラメントで作られなければならない。しかしながら、単
一のストランドの状態に成形されて組み合わせるのに必要なフィラメントの本数
を増大させると、望ましくないことに成形作業が複雑になる。
【０００６】 これらこのような欠点を解決する試みにおいて、米国特許第５，５７８，５３
５号は、素材としての個々のグラスストランドよりも約２０〜３０％密度が高く
且つ直径が約５〜１５倍のグラスファイバペレットを開示している。これらペレ
ットを製造するには、カットストランドセグメントを、フィラメント化の阻止に
十分であるがストランドセグメントが凝集して塊状体になるには不十分なレベル
に水和させ、水和したストランドセグメントをペレットを形成するのに十分な時
間をかけて混合する。適当な混合法としては、繊維が互いに折り重なったり入り
混じったりした状態に保つ方法、例えば、混転、かき混ぜ、ブレンディング（配
合）、コミングリング、攪拌及び混ぜ合わせが挙げられる。
【０００７】 開示したペレットをかかる種々の混合方法で製造できるが、かかる方法のうち
多くは、商業的に利用するにはあまりにも不十分であり、或いはこれら方法を適
当に制御して非ペレット化チョップトストランドファイバで作られた製品と同等
の強度特性を備えた結果的に得られる複合製品となる均質のペレット製品を製造
することはできないということが判明した。例えば、改造型ディスクペレット製
造装置を用いると、結果的に、ミキサー内での成形ペレットの滞留時間が過度の
ものになる場合が多く、その結果、グラスファイバペレットが互いに擦り合うと
いう研磨を起こす性質によりペレットが劣化することになる。かかるペレットの
劣化は最終的には、これで作られた成形製品の強度特性を損なうことになる。
【０００８】 しかしながら、複合成形品中の非ペレット化チョップトストランドファイバに
等しい強度特性をもたらす均質のグラスファイバペレット製品を制御自在に生じ
させる効率的なペレット成形方法及び装置が、従来米国特許第５，９４５，１３
４号及び第５，８６８，９８２号に開示されている。かかる装置及び方法では、
多数の実質的に連続したグラスファイバで作られたグラスファイバストランドを
所望長さのセグメントの状態に切断し、ストランドセグメントが混転の際に互い
に合体してペレットの状態にするのに十分な水分を持つように水和する。しかる
後、ストランドセグメントを第１の混転作用にかけて水和溶液をストランドセグ
メント上に実質的に一様に分散させ、ストランドセグメントが組み合わさってペ
レットを形成するようにする。次に、ペレットを第２の混転作用で圧縮し又は押
し固めることによってペレットの密度を増大させる。この方法を、（ａ）グラス
ファイバストランドを切断してチョップトストランドセグメントを形成する手段
と、（ｂ）チョップトストランドセグメントを第１の混転手段に運搬する手段と
、（ｃ）水和溶液をチョップトストランドセグメントに塗布する手段と、（ｄ）
混転作用をチョップトストランドセグメントに与えて水和溶液を分散させてチョ
ップトストランドセグメントが整列合体してペレットになるようにする第１の混
転手段と、（ｅ）ペレットを第２の混転手段に運搬する手段と、（ｆ）ペレット
を混転させてこれらを圧縮し又は押し固めてこれらの密度を増大させる第２の混
転手段と、（ｇ）高密度化ペレットを乾燥装置に運搬する手段と、（ｈ）ペレッ
トを受け入れて乾燥させるようになった乾燥手段とを有する装置によって行うこ
とができる。
【０００９】 かかる方法及び装置は、成形ポリマー組成物中の強化材として用いられるチョ
ップトグラスファイバペレットの製造において多くの利点をもたらすが、かかる
ペレットは、配合を行う前の加工中、貯蔵中及び取扱い中に依然として劣化を生
じる場合がある。かかる劣化の結果として、ペレットが時期尚早に壊れて開き、
その結果、フィラメントがばらばらになり又は毛羽立ってこれらが堆積し、コン
ベヤ又は処理加工機器を通るペレットの流れを阻害し又は止める場合がある。さ
らに、かかる劣化の結果として、実際にファイバが切れる場合があり、それによ
り、複合製品中のファイバの平均長さが短くなり、その結果、複合製品の物理的
性質が劣化することになる。
【００１０】 したがって、高い耐衝撃性及び靭性を結果的に得られるペレットに付与し、配
合及び成形に先立つ貯蔵及び取扱い中にかかるペレットの受ける劣化を減少させ
る手段が要望されている。かかる要望は、以下に詳細に説明する本発明によって
満たされる。
【００１１】 〔発明の概要〕 本発明によれば、グラスファイバペレットの外面は、ポリマーバインダー構成
物で被覆され、かかるポリマーバインダー構成物は、ゲル化、固化又は硬化（以
下、ひっくるめて「硬化」という）の際、向上した構造健全性及び靭性を結果的
に得られるペレットに与える。ペレットを硬化したバインダー中に実質的に封じ
込めることにより、ペレットの貯蔵及び運搬性が向上し、この場合ペレットの劣
化が軽減する。加うるに、ペレット表面上にバインダー被膜が設けられているこ
とにより、ペレットは束の分散が生じる前に、配合の間に押出機内を遠くまで移
動することができる。一般に、この結果、複合材中の強化ファイバの平均ファイ
バ長さが増大することになり、この結果、通常、物理的性質が良好になる。さら
に、この外部被膜の存在により、ペレットを、バインダー使用量を減少させると
共にこれに対応してストランドの一体性を減少させた状態のストランドから形成
することができ、これにより、いったん外側シェルが壊れると、ファイバの迅速
な分散が可能になる。さらに、バインダーを成形ペレットの外部に塗布している
ので、所望の一体性を得るのに必要なバインダーの量は代表的には、もしペレッ
ト形成に先立ち又はペレット成形中バインダーを個々のストランドに塗布する場
合に必要な量よりも少ない。その結果、バインダーをペレット表面に塗布するこ
とにより、ペレット中のバインダーの割合全体が少なくなり、このことは、明ら
かな経済的利点となる。
【００１２】 本発明の方法では、ペレットをその形成後に硬化可能なバインダー構成物で被
覆し、これは硬化後、ポリマーバインダーの薄いフィルム又はシェルで実質的に
包み込まれ又は封じ込められたグラスファイバペレットを生じさせる。かかるペ
レットは、高い靭性及び劣化を軽減した状態で取扱いに耐える高い能力を示すが
、いったんシェルを壊すと配合前に迅速に分散する。ペレットをオーブン乾燥さ
せると、ペレットが乾燥オーブンを出る際にバインダーをペレットに付着させる
のに有利な場合がある。バインダーをこのように付着させることにより、オーブ
ンから出ているペレット内に含まれた熱を用いることによりバインダー配合物内
の溶剤又は液体キャリヤを蒸発させることができ、これによりバインダーを乾燥
させる２次乾燥工程が不要になり、しかも、ペレットを貯蔵又は包装のために冷
却するのに役立つ。加うるに、バインダーが熱硬化性である場合、ペレット内に
含まれた熱は、バインダーを硬化させることができる。変形例として、硬化性の
低いバインダーをペレットを乾燥させた後にペレットに付着させてもよく、これ
は、バインダー被覆ペレットを適当な光照射室に通してバインダー構成物を貯蔵
又は包装前に硬化させることによって硬化させることができる。
【００１３】 〔発明の実施の形態についての詳細な説明〕 本発明の方法では、実質的に連続したグラスファイバのストランドを、従来方
法、例えば、溶融ガラスを加熱状態のブッシングを通して延伸させて多数の実質
的に連続したグラスファイバを形成し、これらグラスファイバをストランドの状
態に集めることによって形成される。かかるグラスファイバを製造しこれらをス
トランドの状態に集めるための任意適当な装置を本発明において用いることがで
きる。
【００１４】 適当な繊維は、直径が約３μｍ〜約９０μｍの繊維であり、適当なストランド
は、約５０本〜約２，０００本のファイバを含む。好ましくは、本発明の方法で
形成されるストランドは、直径が約３μｍ〜約２３μｍの約４００本〜約８００
本のファイバを有している。
【００１５】 ファイバの形成後、これらをストランドの状態に集める前、ファイバを適当な
水性サイズ剤構成物、例えば当該技術分野で知られているもので被覆するのがよ
い。好ましくは、サイズ剤構成物は本質的に、水、１種以上のカップリング剤を
有し、これに１種以上の滑剤及びｐＨ調整剤が含まれるが、これらを用いるかど
うかは任意である。
【００１６】 適当なカップリング剤としては、有機官能シラン、例えば、Witco 社から以下
の商品名で入手できるものが挙げられる。 Ａ−１５４ メチル−トリクロロ−シラン ＭｅＳｉＣｌ3 Ａ−１６３ メチル−トリメトキシ−シラン ＭｅＳｉ（ＯＣＨ3 ）3 Ａ−１８９ メルカプトプロピル−トリメトキシ−シラン ＨＳ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 Ａ−１４３ クロロプロピル−トリメトキシ−シラン Ｃｌ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ（ＯＭｅ）3 Ａ−１５１ ビニル−トリエトキシ−シラン ＣＨ2 ＝ＣＨＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 Ａ−１７２ ビニル−トリス−（２−メトキシエトキシ）シラン ＣＨ2 ＝ＣＨＳｉ（ＯＣＨ2 ＣＨ2 ＯＣＨ3 ）3 Ａ−１８８ ビニル−トリアセトキシシラン ＣＨ2 ＝ＣＨＳｉ（ＯＯＣＣＨ3 ）3 Ａ−１１００ −（アミノ）−プロピル−トリエトキシ−シラン Ｈ2 Ｎ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 Ａ−１１２０ ｎ−（トリメトキシ−シリル−プロピル−エチレン−ジアミン） Ｈ2 Ｎ（ＣＨ2 ）2 ＮＨ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 Ａ−１７４ （メタアクリロキシ）プロピル−トリエトキシ−シラン ＣＨ3 Ｏ ｜ ｜ ＣＨ2 ＝Ｃ−ＣＯ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 Ａ−１８７ グリシドキシ−プロピル−トリメトキシ−シラン ＣＨ2 −ＣＨ−ＣＨ2 Ｏ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 ｜ ｜ Ｏ
【００１７】 本発明に用いられる好ましいカップリング剤は、３−アミノプロピルトリエト
キシ−シラン及びガンマ−グリシドキシプロピルトリメトキシ−シランであり、
これらは、それぞれWitco 社のOSi からそれぞれ商品名Ａ−１１００及びＡ−１
８７として市販されている。好ましくは、有機官能シランは、サイズ剤構成物の
うち約０．１％〜約１．０％の量で用いられる。
【００１８】 サイズ剤構成物中に任意適当な滑剤、例えば、水溶性エチレングリコールステ
アレート、エチレングリコールオレエート、エトキシレート化脂肪アミン、グリ
セリン、乳化鉱油、及びオルガノポリシロキサン乳化剤を用いることができる。
好ましい滑剤としては、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレ
ングリコールモノオレエート、ブトキシエチルステアレート、ステアレート系エ
タノールアミド（Alpha/Owens Corning 社から入手できるLubsize K12 ）、米国
特許第３，５９７，２６５号に開示された滑剤（なお、かかる米国特許の内容を
本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する）（Emery Corp. から商品
名Emerlube 6760 として入手できる）、３０％ホワイトオイル、３０％ポリエチ
レングリコール４００モノペラルゴネート、３０％ポリオキシエチレン（３）ミ
リステート系アルコール及び１０％エトキシレート化アルキルアミン（Parastat
S-2）（Emery Corp. から入手できるEmerlube 7607 ）の配合物が挙げられる。
好ましくは、滑剤はサイズ剤構成物中に、約０．０５重量％〜約０．１０重量％
の量で存在する。
【００１９】 加うるに、少量の弱酸、例えば酢酸をサイズ剤構成物中に添加して構成物のｐ
Ｈを約３．５〜約８に下げるのがよい。好ましくは、かかる酸は、構成物中に、
約０．１５重量％〜約０．３重量％の量で存在し、構成物のｐＨは、約６〜約８
である。
【００２０】 本発明にとって適当なサイズ剤構成物は次の通りである。 １．Ａ−１１００有機官能シラン（５８％活性分） ０．５％ 脱イオン水 残部 ２．Ａ−１１００有機官能シラン（５８％活性分） ０．５％ Lubsize K12 （Alpha/Owens Corning ） ０．０７％ 氷酢酸 ｐＨが６〜８ 脱イオン水 残部 ３．Ａ−１１００有機官能シラン（５８％活性分） ０．５％ Emerlube 7607 （Emery Corp. ） ０．１％ 脱イオン水 残部 ４．Ａ−１１００有機官能シラン（５８％活性分） ０．５％ ポリエチレングリコール４００モノステアレート ０．１％ 脱イオン水 残部 ５．Ａ−１１００有機官能シラン（５８％活性分） ０．５％ Emerlube 6760U（Emery Corp. ） ０．０１％ 脱イオン水 残部 ６．Ａ−１１００有機官能シラン（５８％活性分） ０．３８％ Ａ−１８７有機官能シラン ０．１２％ 脱イオン水 残部
【００２１】 水性サイズ剤構成物を、従来手段により、幾つかの塗布装置又はアプリケータ
のうち任意の１つを用いて塗布することができる。本発明に用いるのに適したア
プリケータとしては、ドールアプリケータ、浸漬浴、ブラシ及び噴霧器（スプレ
ーヤ）が挙げられる。好ましくは、サイズ剤構成物を付着させるのにファイバを
キスロールアプリケータ上に通す。さらに、サイズ剤は好ましくは、ファイバに
約８％〜約１３％、より好ましくは約１１％の水分を与えるのに十分な量ファイ
バに塗布する（特段の指定がなければ、すべての％表示は重量％表示である）。
【００２２】 いったん形成してサイズ剤で被覆すると、連続ストランドを約１／８インチ（
３．１７５mm）〜１．２５インチ（３１．７８mm）の長さに切断し、ペレットの
状態に形成する。グラスファイバストランドをかかる長さに切断し、チョップト
ストランドセグメントからペレットを形成する当該技術分野で知られている任意
適当な手段をこの方法に用いることができる。
【００２３】 好ましくは、チョップトストランドセグメントの水分を、チョップトストラン
ドセグメントが互いに上下に且つその周りに絡み合うようになると、ペレットの
形成に適したレベルまで調節し、チョップトストランドセグメントをタンブラ（
混転機）又はペレタイザ（ペレット製造機）に導入し、この装置は、かかる動作
をストランドセグメントに与える。ストランドセグメントの水分をペレタイザへ
の導入前に調節してもよいが、グラスファイバを、ペレタイザ内でのペレット形
成に適した水分に水和するのが好ましい。好ましくは、ペレタイザ内におけるフ
ァイバの水分は、約１２％〜約１６％、より好ましくは約１３％〜約１４％であ
る。水分が少なすぎると、ストランドはペレットの状態に結合しにくくなり、一
般的なストランド形成物のままの状態になろう。逆に、水分が多すぎると、スト
ランドは凝集し又は塊状化し、或いは直径が大きすぎると共に不規則な非円筒形
の形のペレットを形成する傾向がある。
【００２４】 第２の流体又は溶液を、ファイバを所望長さに切断した後であってこれらをペ
レットの状態に形成する前にファイバに塗布する。この流体は、好ましくはバイ
ンダー又は第２のサイズ剤構成物をさらに含有する水和流体である。水和流体は
かくして、適当な成分、例えば、グラスファイバサイズ剤構成物に含まれる成分
、例えば、塗膜形成剤、湿潤剤、帯電防止剤、追加のカップリング剤及び滑剤を
含有するのがよい。サイズ剤タイプの成分を含有したこの流体をペレタイザ内に
適用することにより、１００％の塗布効率が達成可能である。さらに、水和流体
をファイバ形成環境の外部に適用することにより、毒性、清浄度、臭気、高コス
ト又は剪断感受性に鑑みて成形中望ましくは塗布されない物質の混入が可能にな
る。
【００２５】 水和流体中に含有させることができる適当なバインダー構成物の例は、以下の
組成を含む（特段の指定がなければ、全ての割合表示は、重量％である）。 １．５３％樹脂固形分でのEpiRez 3544 - エポキシ水分散液 （Shell Chemical Co.） １２．５８％ ６２％樹脂固形分でのWitco Co. 290H−ポリウレタン水分散液 （Witco Co. ） ０．９９％ ５８％活性固形分でのＡ−１１００有機官能シラン （Witco Co. ） ０．１０％ 脱イオン水 残部 ２．米国特許第５，２３６，９８２に記載されたサイズ剤構成物 （なおかかる米国特許の内容を本明細書の一部を形成するものとしてここ に引用する）。 ３．テレフタル酸 ３．２１％ ２８％活性分での水酸化アンモニウム ３．８９％ ５０％樹脂固形分でのGenFlo 559−ポリウレタン水分散液 （General Tire and Rubber Co. ） ４．０６％ ４０％樹脂固形分でのChemCor 43N40 ポリプロピレン水分散液 （Chemical Corporation of America ） ８．１２％ 脱イオン水 残部 ４．Z6020 −有機官能シラン（Dow Corning Corp. ） ２．６５％ Pluronec 10R5 −エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの ブロック共重合体（BASF Corp.） １．８％ 脱イオン水 残部 ５．Z6020 ０．８９％ Maldene 286 −無水マレイン酸及びブタジエンの共重合体 （Lindau Cheminals,Inc. ） １３．３％ ２８％活性分での水酸化アンモニウム １．６％ 脱イオン水 残部
【００２６】 上記は、本発明の方法において有用であると評価され認められたバインダー配
合（処方）例である。当業者であれば、他の適当なバインダー配合又は使用可能
な他の成分を選択できる。当然のことながら、本発明の利点は、グラスファイバ
成形技術で用いられるほぼすべての水性サイズ剤配合物が、本発明の方法に従っ
てタンブラ内でファイバに吹き付けられるバインダーとして有用であるというこ
とにある。
【００２７】 ファイバストランドの良好な被覆状態を得るために、水和流体を、ストランド
セグメントがペレタイザに入っているとき及びこれらストランドセグメントがペ
レットの状態に凝集し始める前にストランドセグメントに塗布するのが好ましい
。水和流体をペレタイザ内の他の場所で塗布すると、ペレットが、チョップトス
トランドを完全に水和流体で被覆する前に生じる傾向があり、その結果、全体が
水和流体で覆われていないファイバで形成されたペレットが生じることになる。
かかるペレットを繊維強化プラスチック製品の製造に用いると、良好な強化特性
をもたらすのに必要な界面被覆が非被覆状態の繊維には生じず、その結果得られ
る製品は最適特性には至らないものになろう。水和流体を、スプレー被覆法、エ
ーロゾル被覆法又は溶液塗布用として設計されたアプリケータを用いて塗布する
ことができる。好ましくは、ペレタイザは、ストランドセグメントに隣接して設
けられていて、水和流体をストランドセグメントがペレタイザに入っているとき
にストランドセグメントに噴霧する１以上の噴霧ノズルを備える。
【００２８】 本発明に用いられるペレタイザは、（１）水性バインダー／サイズ剤構成物を
含有する水和流体で実質的に一様に被覆された状態になると共に（２）多数のチ
ョップトストランドセグメントが互いに整列凝集して所望サイズのペレットの状
態になるような仕方でストランドセグメントを混転させることができる装置であ
れば任意のものでよい。かかるタンブラは、ストランドセグメントが実質的に水
和流体で被覆されてペレットを形成するようになるのに十分であるがペレットを
互いに擦り合うことによる研磨によるより損傷したり劣化させるには不十分なほ
どの平均滞留時間を提供すべきである。好ましくは、タンブラ内での滞留時間は
、約１分〜約１０分である。より好ましくは、タンブラ内における滞留時間は、
約１分〜約３分である。
【００２９】 好ましいペレタイザは、回転ドラム、例えば図１ａに示すドラム４１である。
ペレタイザ４１は、チョップトストランドセグメント２４を受け入れ、これらチ
ョップトストランドセグメントは、ファイバ形成ブッシング１１、サイズ剤アプ
リケータ１３、集束シュー１４及び切断装置２０を用いて形成できる。
【００３０】 好ましい実施形態では、本装置は、制御パネル７０を介して自動的に制御でき
る種々のパラメータのモニター及び（又は）調節システム、例えば、Allen Brad
ley PLC −5/40 PLCシステムを備えている。所望ならば、到来するストランドセ
グメント２４の水分を適当な手段７１を用いて測定できる。ストランド秤量装置
７２を、例えばストランドコンベヤ３０の前、後又はこれと連携して適当に配置
した状態で設けるのがよい。これと類似した秤量装置を用いてもコンベヤ３１上
のペレットの重量をモニターすることができる。バインダー及び水の計量をポン
プ３３，３４を制御することによって達成できる。
【００３１】 ドラム４１は、水和流体をストランドセグメント２４がドラムに入っていると
きにストランドセグメント２４に塗布するためのスプレーヘッドを受け入れるよ
うになっている。好ましくは、外部空気混合ノズル４７が、ドラム内にその入口
の近くで設けられていて、水性バインダー構成物（これは、マスターフレクス（
Masterflex）ポンプ３３を経由してバインダー供給源３５から供給できる）と、
チョップトストランドセグメントの水分を所望レベルにして混合物をドラム内の
チョップトストランドセグメントに与えるのに必要な任意の追加の水（これは、
マスターフレクス（Masterflex）ポンプ３４を経由して水供給源３６から供給で
きる）を混合するようになっている。バインダー構成物と水はノズルオリフィス
を通って１つの流体の流れの状態に結合され、次にこれに１８０°の間隔を置く
と共に流れ方向に対して６０°の角度をなして配置された２つの空気ジェットを
当てる。これにより、ミストが効率的に生じ、これは、ドラム内で混転中のスト
ランドセグメントの表面に当てられる。ドラムの回転により、湿潤状態のストラ
ンドセグメントは、湿潤状態のサイズ剤又は被膜によって得られる表面張力によ
り長さの相当な部分にわたって互いに接触しているストランドセグメントが互い
に整列して円筒形の形をしたペレットの状態に凝集しながら、混転して互いに混
じり合う。かかる作用により、切断作業中に生じた微粉又は単繊維が成形中のペ
レットに再び結合してこの中に取り入れられて結果的に得られるペレットから個
々の微小繊維が本質的に無くなる。好ましくは、ドラムは僅かに傾斜しているの
でペレットの出るドラムの端部は、ペレットの入る端部よりも低くなっていて、
ドラム内で形成されたペレットが過度の期間にわたってドラム内にとどまること
がないようにしている。好ましい実施形態では、ドラムは、その回転軸線が水平
線から約１°〜約３°の角度（θ）をなすように傾けられている。傾斜角を手動
で又は適当な調節手段４３ａを用いて自動的に調節できる。
【００３２】 ドラム内で形成されたペレットのサイズは主として、ストランドセグメントの
水分によって制御される。水分が高レベルに維持されていれば、多数のストラン
ドセグメントが凝集してペレットの状態になり、かくしてペレットは大きな直径
のものになるであろう。逆に、水分が低レベルに維持されていると、ペレットの
状態に凝集するストランドセグメントは少量であり、かくしてペレットは小さな
直径のものとなるであろう。
【００３３】 好ましくは、本発明の方法によって形成されたペレットの直径は、長さの約２
０％〜約６５％である。かかるペレットは代表的には、約７０本のストランドセ
グメント〜約１７５本のストランドセグメントを組み合わせることによって形成
され、各ストランドセグメントは、ストランド１本当たり約５００本の個々のフ
ィラメント〜ストランド１本当たり約２，０００本の個々のフィラメントから成
っている。
【００３４】 ペレットのサイズはドラムの処理量によっても影響を受ける。ドラムの処理量
が高いと、ドラム内におけるストランドセグメントの滞留時間は短い。滞留時間
が短いと、その結果として、小さなペレットが生じることになりがちである。と
いうのは、流体の塗布がストランド上に分散せず、ストランドがペレットの状態
に凝集しないからである。しかしながら、形成されるペレットが短い期間にわた
ってドラム内に滞留するので、ペレットの圧縮度が低いという事態が生じる。
【００３５】 ペレタイザ内では成形されたペレットの幾分かの圧縮は常に生じるが、一般に
、ペレットを最適の流動性をもたらすレベルまで増大させるには不十分である。
この理由で、一般に、ペレタイザ４１内でのペレット成形後、ペレットを第２の
タンブラ又は高密度化装置４２内に送り込み、この中でペレットをさらに圧縮し
て高密度化する。ペレットを研磨により劣化させず又は別の仕方でペレットを損
傷させないでペレットを圧縮する任意の低衝撃形タンブラを用いることができる
。好ましくは、高密度化装置は、ペレットのかかる劣化を最小限に抑えるようペ
レタイザの混転作用よりも穏やかで激しくない混転作用をもっている。さらに、
高密度化装置は好ましくは、ペレットが研磨により劣化しないようにするために
約５分以下の平均滞留時間をもっている。より好ましくは、高密度化装置内にお
ける平均滞留時間は、約１分〜約２分である。
【００３６】 好ましい高密度化装置は、図１ｂに示すように長手方向軸線（ｘ）の回りに回
転するようになったジクザグの形をした管である。ジグザグ管４２は、駆動モー
タ４５によって回転駆動される状態でキャスタ組立体４４によりフレーム４３に
回転自在に取り付けられている。管を回転させると、管内のペレットは、これら
が管内で重力により引っ張られながら管の回転により穏やかに混転する。上述の
回転ドラムの場合と同様に、ジグザグ管型高密度化装置は好ましくは、ペレット
が過度の滞留時間をもたないでこの装置を通って流れるようにするために好まし
くは僅かな角度をなして傾斜している。好ましくは、管の長手方向軸線は、水平
線２から約１°〜約３°の角度をなしており、管の入口３９は、管の出口４９よ
りも高い位置にある。
【００３７】 ペレットの形成及び高密度化を別々の装置、例えば、別個の回転ドラム４１と
回転ジグザグ管４２及び図１ａに示すようにこれらの間に設けられたコンベヤ３
１で行うのがよいが、本発明の方法は、別の適当な手段を用いても実施可能であ
る。例えば、ペレットの形成及び高密度化を単一の装置内の別々の混転領域又は
区域内で行ってもよい。かかる装置の好ましい一例は、Patterson Kelly 社から
市販されている「ジグザグ」ブレンダ（配合機）であり、これは、図２に示され
ていると共に図３では符号４０で示されている。
【００３８】 ブレンダ４０は、回転ドラム４１をその一端のところでジグザグ管４２に連結
したものである。ドラム４１と管４２は両方とも、変速モータ４５によって回転
駆動される状態でキャスタ組立体４４によりフレーム４３に回転自在に取り付け
られている。ジグザグ管は、ドラムの回転中心から半径方向に距離を置いたとこ
ろでドラムにこれと流れ連通関係をなして取り付けられていて、ドラムが回転す
るたびごとに、ドラムの内部の材料が管の取付け部がドラム内の材料のレベルの
下になると管内に流れるようになっている。チョップトストランドセグメント２
４は、入口４６を通ってペレット化ドラム４１に入る。入ってきたストランドセ
グメントには、入口４６に隣接して設けられた噴霧ノズル４７を通って、バイン
ダー、塗膜形成剤、滑剤、帯電防止剤及びカップリング剤を含む水和流体又は溶
液を噴霧する。ペレット化ドラム４１の回転により、ドラム内のストランドセグ
メントは混転して互いに混じり合い、これにより、水和溶液がストランドセグメ
ントの表面全体にわたり分散し、ストランドセグメントが整列凝集してペレット
４８の状態になる。ドラム内のペレットは、ドラムの出口側端部のところに設け
られた開口部４１ａを通ってジグザグ管４２に入り、ジグザグ管４２内で一段と
高密度化される。
【００３９】 好ましい実施形態では、ドラム４１は、ドラムの回転中におけるグラスペレッ
ト及びストランドセグメントの自由落下距離を減少させる内部バッフルを有して
いる。この自由落下距離を減少させることにより、衝撃及び研磨によるグラスフ
ァイバ及びペレットの劣化の度合いが少なくなり、これにより製造されるガラス
繊維強化成形品の物理的特性を向上させることができる。
【００４０】 適当なバッフルは多くの形態をとることができるが、特に好ましい形態として
は、図４に示すような全体として円筒形のバッフル及び図５に示すような湾曲プ
レートバッフルが挙げられる。かかるバッフルは好ましくは、ドラム４１の出口
側の壁に取り付けられ、これからドラムの長さの約１０％〜５０％の距離、内方
に突出している。バッフルは、ドラム内の動作条件に耐える任意の材料、例えば
、ステンレス鋼で作られたものであるのがよく、これらをボルト、ねじ、溶接又
は他の適当な手段によってドラム壁に取り付けるのがよい。締結用ハードウェア
、例えばボルト又はねじを用いる場合、ドラム壁に隣接したバッフルの縁部には
取付けを容易にするためのフランジ８３が設けられている。
【００４１】 図４に示すように、全体として円筒形のバッフル８０は好ましくは、ガラスが
入らないようにする密閉端部を備えた中空のものであって、ドラム４１の出口側
の壁に取り付けられていて、その中央長手方向軸線がドラムの軸線にほぼ一致す
るようになっている。本明細書で用いる「全体として円筒形」という用語は、真
の意味での円筒体だけでなく平らにされ、テーパが付けられ又は切り欠かれた部
分を備え、或いは長さの部分部分の半径が異なる円筒形に似た部材を意味してい
る。好ましくは、かかるバッフルの直径は、ファイバの劣化を減少させるのに足
るほどペレットの自由落下距離を減少させるためにドラムの直径の約２０％〜約
３５％である。さらに、バッフルの直径は有利には、バッフルの長さが少なくと
も一部に沿って減少していてバッフルの内方に突出した端部がドラムに取り付け
られた端部よりも小さな直径のものであるようになっている。バッフルにかかる
形状を与えることは、ドラムを通るガラスの長手方向の流れに対する抵抗を最小
限に抑えるのに役立っている。好ましくは、バッフルの内方突出端部は、ドラム
の直径の約２５％〜約６０％の直径を有している。
【００４２】 加うるに、バッフルは好ましくは、ドラムの出口側開口部４１ａと部分的にオ
ーバーラップするようにドラムの出口側端部壁に取り付けられていて、ユニット
が回転している時にジグザグ管型高密度化装置４２からドラム内へのペレットの
逆流を減少させるようになっている。これに対応して、かかる構成によりドラム
内におけるペレットの平均滞留時間が短くなり、ペレットが過度の研磨により損
傷し又は劣化しないようにするのに役立っている。好ましくは、バッフルは、出
口開口部の面積の約２０％〜約３０％を閉じる。さらに、図４に示すように、出
口開口部とオーバーラップしたバッフルの部分を所望に応じて平らにし、テーパ
し又は別の仕方で改造したジグザグ管型高密度化装置内へのペレットの流れに対
する妨害を最小限に抑えながらペレットの逆流の減少の度合いを高めるのがよい
。
【００４３】 図５に示すように、好ましい湾曲プレートバッフルは一般に、湾曲部分８４及
び直線部分８６を有し、かかるバッフルは、ドラムの内部へ内方に突出するよう
ドラムの出口側壁にこれと垂直に取り付けられている。バッフルの湾曲部分は好
ましくは、実質的に一定の半径を有し、これは、出口開口部の半径と一致してい
て、直線部分は好ましくは、出口開口部と等しい高さのものである。
【００４４】 さらに、図５に示すように、バッフルは好ましくは、直線部分が出口開口部４
１ａの回転方向後縁部に隣接した状態でドラム壁に取り付けられていて、出口開
口部がその回転の底部に位置するとき、直線部分が垂直方向に差し向けられると
共に湾曲部分が出口開口部の上方でドラムの中心軸線に向かって湾曲するように
なっている。バッフルをこのように差し向けることにより、これは、ドラムの回
転中におけるペレットの自由落下距離が短くなるだけでなく、ドラムの回転のた
びごとに高密度化装置内へ流入するのに役立つグラスペレットの見掛けのヘッド
（落差）を増大させることにより出口開口部を通ってジクザグ管型高密度化装置
内へのペレットの流れを容易にするスコップ又はガイドとしても役立つ。したが
って、これは、ドラム内におけるペレットの平均滞留時間を減少させるのに役立
つと共にペレットの過度の研磨を防止する。
【００４５】 上述のバッフルをペレタイザのドラム内に設けると、バッフルが設けられてい
ない場合のドラム内のペレットの平均滞留時間が約２分３５秒から全体として円
筒形のバッフルについて約１分４０秒に減少し、さらに湾曲プレートバッフルに
ついては１分２０秒に減少することが判明した。さらに、かかるバッフルを設け
たことによるファイバ劣化の見掛けの減少は、結果的に得られるペレットから成
形される物品の物理的性質の向上に鑑みて明らかであり、かかる物理的性質の向
上としては、引張強さが平均で約２〜約３％増加したこと、曲げ強さが約１％〜
約２％増加したこと及び衝撃強さが約４％〜約５％増大したことが挙げられる。
【００４６】 グラスストランドセグメントの処理量及び水分を変えることにより、グラスフ
ァイバペレットを、密度がペレット化していないグラスストランドセグメントよ
りも約１３％〜約６０％高く、且つ直径が約１０倍〜約６５倍の状態で製造する
ことができる。例えば、１４ミクロン（直径）繊維で構成された２０００本のフ
ィラメントストランドの切断４mm（長さ）セグメントは代表的には嵩密度が約３
３ポンド／立法フィート（５２８．６６kg／ｍ3 ）〜３６ポンド／立法フィー
ト（５７６．７２kg／ｍ3 ）である。本発明の方法により約１３％〜約１４％
の状態に水和させると共に高密度化ペレットの状態に形成した後、結果的に得ら
れた乾燥状態のペレットは代表的には嵩密度が約４０ポンド／立法フィート（６
４０．８kg／ｍ3 ）〜約５５ポンド／立法フィート（８８１．１kg／ｍ3 ）で
ある。直径と長さの比を増大させると共に密度を増大させた結果として、結果的
に得られるペレットは、ペレット化しないチョップトストランド製品と比べて流
動性が著しく向上している。
【００４７】 高密度化後、ペレットをコンベヤベルト５０上に送って適当な乾燥装置で乾燥
させるのがよい。例えば、ペレットを温風６１及び冷風６２が供給されるフード
付きオーブン又は任意適当な乾燥手段６０に通すのがよい。乾燥時間を商業的大
量生産にとって許容可能なレベルまで減少させるため、ファイバを流動層式オー
ブン内で約２５０°Ｆ（１２１．１℃）〜約５６０°Ｆ（２９３．３℃）の高温
で乾燥させることが好ましい。乾燥後、高密度化ペレット４８を好ましくは硬化
可能なポリマー形成バインダー構成物の薄い層で被覆する。適当なバインダー構
成物としては、（１）所望の靭性をペレットに与え、（２）グラスファイバペレ
ットの成分と同等であってマトリックス材料がこれで補強されていること、（３
）ペレットを劣化させない機構によってねばねばしない又は非粘着性の状態に硬
化できる任意の従来バインダーが挙げられる。有用なバインダーとしては、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、テトラフル
オロエチレンフルオロカーボンポリマー（例えば、テフロン（登録商標））、ア
クリル樹脂、アクリレート、ビニルエステル、エポキシ、スターチ、ワックス、
セルロース系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、シリコーンポリマー、ポ
リエーテルウレタン、ポリ無水物／多酸ポリマー、ポリオキサゾリン、多糖、ポ
リオリフィン、ポリスルホン及びポリエチレングリコールが挙げられる。好まし
くは、かかるバインダーは、熱可塑性であり、或いは、熱で或いは放射線に当て
ることにより硬化可能である。好ましいバインダーは、低摩擦高強度被膜を生じ
させ、かかるバインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリド
ン、シリコーンポリマー、ポリエチレングリコール及びビニルハリドポリマー、
例えばテフロン（登録商標）が挙げられる。
【００４８】 当業者には理解されるように、バインダーを、種々の装置のうちの１つから選
択されたアプリケータ又は塗布装置、例えば粉体については静電スプレーアプリ
ケータ、又は液体バインダー溶液、懸濁液（サスペンション）又は乳化液（エマ
ルション）については従来型噴霧器を用いて塗布するのがよい。選択したバイン
ダーの性状に応じて、後でバインダートルペレットを乾燥させて溶剤又は液体キ
ャリヤを蒸発させてバインダーがペレット表面を流れてこれを覆うと共に（或い
は）バインダーを硬化させなければならない場合がある。
【００４９】 一般に、ペレットが依然として、水を少なくとも部分的に蒸発させるのに十分
な温度状態にある間にペレットが乾燥オーブンを出る際にバインダーをペレット
に水性溶液、乳化液又は分散液として塗布し、バインダーがペレットの表面上を
流れるようにすると共に（或いは）バインダーを非粘着性状態に硬化させること
が好ましい。好ましくは、ペレットは、約２６０°Ｆ（１２６．７℃）を越える
温度でオーブンを出る。したがって、ペレットが所望の温度でオーブンを出るよ
うにするために冷却領域を取り除き又は調節するために従来型乾燥オーブンをあ
る程度改造しなければならない場合がある。加うるに、必要ならば、ペレットを
バインダー塗布後に第２の乾燥オーブンに通すことによりバインダー塗布ペレッ
トを一段と加熱するのがよい場合がある。
【００５０】 ペレット表面を実質的に被覆する任意手段によってバインダーをペレットに塗
布するのがよいが、好ましくは、ペレットを図６に示すように適当な噴霧室に通
すことによりバインダーで被覆する。ペレットが噴霧室９１中を落下していると
き、バインダー材料が噴霧ノズル９２を通ってペレットの表面に噴霧又は吹き付
けられる。有利には、バインダー材料をインライン型加熱装置９３を用いて加熱
してバインダーの温度をバインダーの化学的性質の温度感受性に応じて約９５°
Ｆ〜１００°Ｆ（３５℃〜８２．２℃）以上の温度にする。バインダーは好まし
くは、容量形ポンプ９４によって供給リザーバ９７からインライン型加熱装置に
計量状態で送られ、ペレット４８への塗布のために噴霧ノズル９２中へ圧送され
る。バインダーがノズルを通っているとき、構成物は、グラスペレット表面への
塗布のための小滴のミストの状態に分散され、突然の圧力降下により、バインダ
ーの小滴中に存在している水の一部が瞬時に蒸気に相変化する。この蒸発により
、スプレー中の水の量が減少し、バインダー構成物の乾燥／硬化が容易になる。
ミストを含んでいる残りのバインダーがペレット表面に当たると、水の残部が沸
騰蒸発し、後にはバインダーがペレットの表面上に残る。構成物からの水の蒸発
により、ガスペレットの温度が低下するという利点も得られる。
【００５１】 噴霧室９１は好ましくは、適当なスクラバ９９に接続されていて、バインダー
過剰スプレー分を集めて噴霧室内部のバインダーの堆積を最小限に抑えるように
するための排出ポート９８を備えている。スクラビング後、噴霧室から抜き取っ
た蒸気をスクラバからガス抜き開口部１００を通ってガス抜きするのがよい。
【００５２】 変形例として、ペレットに光硬化可能なバインダー構成物を塗布してもよく、
かかる光硬化可能なバインダー構成物は、バインダー塗布ペレットを適当な光硬
化室に通すことにより硬化する。有用な光硬化バインダーとしては、ＵＶ硬化性
ポリウレタン、アクリレート及びエポキシが挙げられる。かかるバインダーを用
いる場合、噴霧又は吹付け装置は好ましくは、バインダーを硬化させるためにバ
インダー塗布ペレットを通過させるＵＶ又は他の適当な光の照射室９５を有する
よう図６に示すように設計変更される。光照射室を、噴霧室に隣接して設けても
よく、或いはこれから離してもよい。しかしながら、一般的に、噴霧室を光照射
室と流れ連通状態で光照射室の真上に設け、ペレットが図６に示すようにまず最
初に噴霧室中へ自由落下し、次に光照射室中へ自由落下することが好ましい。
【００５３】 バインダー被膜の硬化後、被膜の施されたペレットは混転ドラム９６内へ落ち
るのがよく、この混転ドラムを方式によって必要に応じ加熱し又は冷却すること
ができる。ドラムは、互いにくっついたペレットを離すのに役立つと共に完成品
の温度を普通に戻す。次に、ペレットを、シントロン、スクリーン又は任意他の
適当な装置６５を用いて必要に応じサイズで分類するのがよい。
【００５４】 変形例として、噴霧室９１と混転ドラム９６を単一ユニットの状態に組み合わ
せてバインダーが、ペレットがドラムに入るとき又はドラム内に位置している間
にペレットに噴霧されるようにしてもよい。バインダーの硬化中に凝集を防止す
るためペレットを混転させた状態でペレットをバインダーで被覆する好ましい装
置は、Patterson Kelly 社から市販されているジグザグブレンダであり、これは
上述すると共に図３に符号４０で示されている。
【００５５】 本発明の方法は好ましくは図３に示すような装置を用いて実施され、この場合
、ファイバストランドはファイバ形成装置１０内で形成され、切断装置２０を用
いて切断され、そしてコンベヤ３０によって混転装置４０に運搬され、ここでチ
ョップトストランドがペレット化されて高密度化される。その結果得られたペレ
ットは、コンベヤ５０によって乾燥装置６０に運搬され、次に、バインダーアプ
リケータ９０に通され、ここでペレットは適当なポリマーバインダー構成物で被
覆される。
【００５６】 ファイバ形成装置１０は好ましくは、ファイバ形成ブッシング１１ａ，１１ｂ
，１１ｃを備えたグラスファイバ形成炉を有し、多数のフィラメント１２ａ，１
２ｂ，１２ｃがかかるブッシングから引き出され又は捕捉され、かかるブッシン
グにはカップリング剤及び滑剤とｐＨ調整剤（これらを用いるかどうかは任意で
ある）を含む水性サイズ剤構成物が、サイズ剤アプリケータ、例えばロール１３
ａ，１３ｂ，１３ｃを用いて塗布される。次に、フィラメント群を集束中１４ａ
，１４ｂ，１４ｃを用いてここのストランド１５ａ，１５ｂ，１５ｃの状態に集
め、次に、切断装置２０内に導入する。
【００５７】 切断装置２０は、ストランドの本数に一致した数の溝を備えたガイドローラ２
１、グラスファイバに対して大きな摩擦係数を備えた弾性材料製の表面を備えた
自由回転可能な送りローラ２２及び送りローラ２２に弾性的に圧接されると共に
モータによって確実に駆動されるカッターローラ２３を有し、カッターローラは
、これから半径方向に突出した多数の刃を備えている。切断装置２０に送り込ま
れた濡れた状態のストランド１５ａ，１５ｂ，１５ｃをガイドローラ２１の溝を
越えて送りローラ２２に巻き付け、送りローラ２２とカッターローラ２３の刃と
の接触点のところで切断してブレードの円周方向ピッチによって定まる長さの部
分品、即ち、チョップトストランド２４の状態にする。
【００５８】 チョップトストランド２４を適当な搬送手段、例えばコンベヤ３０上に落下さ
せ、混転装置４０まで搬送する。濡れた状態のチョップトストランドセグメント
を運搬する好ましいコンベヤは、ディンプル入りの非粘着性表面を備えたベルト
コンベヤ、例えば、Sparks社からUltraline Food Belt Monoflex WU220M という
商品名で市販されているものである（ミニダイヤモンドトップカバー付きの白色
ポリウレタン）。
【００５９】 混転装置４０は、一端が、中空のジグザグペレット高密度化管４２にしっかり
と固定されたペレット化ドラム４１を有し、この管４２は、駆動モータ４５、例
えば３０アンペヤ変速モータによって回転自在な状態でキャスタ組立体４４によ
りフレーム４３に回転自在に取り付けられている。高密度化管４２は、ドラムの
回転中心から半径方向に距離を置いたところで、ドラムと流れ連通状態でドラム
４１に取り付けられている。好ましくは、ドラム内における水和されたストラン
ドセグメント及びペレットの有効体積は、ペレットを形成するが、ペレットを研
磨により劣化させるには不十分なほどのドラム内の滞留時間を得るようにするた
め、ドラム容積の約２０％〜約５０％、より好ましくは、ドラム容積の約５０％
である。
【００６０】 高密度化ペレットは、ドラム４１から高密度化管４２を通り、そして高密度化
管の出口４９から出る。高密度化管から放出されたペレットの密度は好ましくは
約４６ポンド／立法フィート（７３６．９２kg／ｍ3 ）〜約６２ポンド／立法
フィート（９９３．２４kg／ｍ3 ）であり、これは、重量を基準として約１４
％の水分を含んでいる。
【００６１】 混転装置のフレーム４３は好ましくは、ペレット化ドラム及び高密度化管を通
る材料の適正な流れを確保するため混転装置を水平から約５°まで僅かな角度を
なして維持することができるように高さ調節手段４３ａを備えている。本発明の
好ましい実施形態では、角度は、約１°〜約３°である。
【００６２】 高密度化管から出たペレットは、コンベヤ５０上に落下し、そしてオーブン６
０に運搬され、ここで水和溶液を乾燥させる。好ましくは、コンベヤ５０は、デ
ィンプル入りの非粘着性表面を備えたベルトコンベヤ、例えば、Sparks社からUl
traline Food Belt Monoflex WU220M という商品名で市販されているものである
（ミニダイヤモンドトップカバー付きの白色ポリウレタン）。
【００６３】 乾燥状態のペレットはオーブン６０を出て、噴霧室９１に導入され、ここで、
表面にバインダー構成物が塗布される。バインダー構成物は、ペレットが噴霧室
９１を通過しているときに噴霧ノズル９２からペレット４８に噴霧され又は吹き
付けられる。バインダーは好ましくは、適当なリザーバ９７から引き出され、容
量形ポンプ９４及び適当な管類によって噴霧ノズル９２中へ圧送される。インラ
イン加熱装置９３をポンプとノズルとの間に設けてバインダーの温度を調節して
その硬化及び乾燥を容易にするのがよい。バインダーが光硬化性であれば、ペレ
ットは噴霧室９１から光照射室９５に入り、ここでバインダー構成物を硬化させ
るためにこれらに適当な波長の放射線を照射する。
【００６４】 次にバインダー被覆ペレットを混転ドラム９６又は他の適当な装置に導入して
互いにくっついたペレットを離すと共にペレットの温度を普通に戻す。しかる後
、ペレットをシントロン又は他の適当な装置９５を用いてサイズで等級化し又は
分類し、バルクの形態で包装し又は貯蔵する。
【００６５】 本発明を好ましい特徴及び実施形態を参照して詳細に説明したが、当業者であ
れば種々の設計変更例を想到できよう。したがって、本発明は、上記の説明に限
定されず、本発明の内容は特許請求の範囲の記載及びその均等範囲によって定め
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 本発明に有用な回転ドラム型ペレタイザの略図である。
【図１ｂ】 本発明に有用なペレット高密度化装置の好ましい実施形態の正面図である。
【図２】 ペレット化及び高密度化工程を実施する際に用いられる混合機の好ましい実施
形態の正面図である。
【図３】 ファイバを形成し、これらファイバを、実質的にポリマーシェルで封じ込めら
れた状態の高密度化ペレットの状態に加工するための本発明の好ましい装置の略
図である。
【図４ａ】 本発明の回転ドラム内に用いることができるバッフルの縦断面図である。
【図４ｂ】 図４ａに示すバッフルのＡ−Ａ線矢視端面図である。
【図４ｃ】 図４ａに示すバッフルのＢ−Ｂ線矢視端面図である。
【図４ｄ】 図４ａのバッフルが収納された状態の本発明の回転ドラムの縦断面図である。
【図４ｅ】 図４ａの回転ドラム及びこの中に設けられたバッフルの切除等角図である。
【図５ａ】 本発明の回転ドラム内に用いることができる変形例としてのバッフルの側縁図
である。
【図５ｂ】 図５ａのバッフルが収納された状態の本発明の回転ドラムの半径方向断面図で
ある。
【図５ｃ】 図５ｂの回転ドラム及びこの中に設けられたバッフルの切除等角図である。
【図６】 本発明に有用なポリマーバインダーの被膜をペレットに被着させる装置の略図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 シュワイザー ロバート エイ アメリカ合衆国 オハイオ州 43023 グ ランヴィル カーマーゼン ウェイ 115 (72)発明者 セング スティーブン アメリカ合衆国 オハイオ州 43028 ハ ワード グリーンエイカー サークル 523 (72)発明者 アッジマ レオナルド ジェイ アメリカ合衆国 オハイオ州 43147 ピ ッカリントン フェインヴィル ホール ロード 40 Ｆターム(参考） 4F201 AA19 AA21 AA32 AA33 AA39 AD04 AD16 AD27 AD34 BA01 BA02 BC19 BC33 BK18 BL08 BL13 BL44 BQ40 BQ50 BQ52 BQ55 4G021 AA00

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マルチフィラメントグラスストランドのチョップトセグメン
    ト（24）から実質的にポリマーシェルに封入された状態のガスファイバペレット
    （48）を製造する装置であって、 ａ．マルチフィラメントグラスストランドから形成されたチョップトグラスセ
    グメントに水性水和溶液を塗布するアプリケータ（47）を有し、 ｂ．混転作用を前記チョップトストランドセグメントに与えるペレタイザ（41
    ）を有し、前記ペレタイザは、チョップトグラスセグメントが水和流体で実質的
    に被覆されるようにするのに十分な滞留時間を有し、 ｃ．乾燥装置（60）を有し、 ｄ．バインダーアプリケータ（90）を有している ことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記バインダーアプリケータ（90）は、噴霧ノズル（92）が
    設けられていて、バインダー構成物を収容したリザーバ（97）と流れ連通関係に
    ある室（91）を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記流れ誘起装置は、リザーバ（97）と噴霧ノズル（92）と
    の間に設けられた容量計ポンプ（94）であることを特徴とする請求項２記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 前記リザーバ（97）と前記噴霧ノズル（92）との間に設けら
    れた加熱装置（93）を更に有していることを特徴とする請求項２記載の装置。
  5. 【請求項５】 高密度化装置（42）を更に有していることを特徴とする請求
    項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記乾燥装置（60）は、オーブンであることを特徴とする請
    求項１記載の装置。
  7. 【請求項７】 硬化室（95）を更に有していることを特徴とする請求項１記
    載の装置。
  8. 【請求項８】 前記硬化室（95）は、バインダー構成物を硬化させるのに適
    した波長の紫外線を導入する開口部を備えた室と、放射線源とから成ることを特
    徴とする請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 第２のタンブラ（42）と、第１のタンブラ（41）と第２のタ
    ンブラとの間に配置されたコンベヤベルト（42）とを更に有することを特徴とす
    る請求項１記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１のタンブラ（41）は、長手方向軸線の回りに回転
    自在に駆動されるドラムから成り、前記ドラムは、第１の端部及び第２の端部を
    有し、前記第１の端部（46）は、前記ペレット（48）を受け入れる入口開口部を
    有し、前記第２の端部（41ａ）は、前記ペレットを放出する出口開口部を有し、
    前記出口開口部の中心は、前記ドラムの回転軸線から見て半径方向に離れている
    ことを特徴とする請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記第２のタンブラ（42）は、長手方向軸線の回りに回転
    自在に駆動されるジグザグ形の中空管から成り、前記管は、第１の開口端部及び
    第２の開口端部を有し、前記第１の開口端部（39）は、前記ペレット（48）を受
    け入れる入口を構成し、前記第２の開口端部（49）は、前記高密度化されたペレ
    ットを放出する出口を構成していることを特徴とする請求項９記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記第２のタンブラ（42）は、前記第１のタンブラ（41）
    の出口開口部と流れ連通状態で前記第１のタンブラの出口開口部に連結されてい
    ることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 マルチフィラメントグラスストランドのチョップトセグメ
    ント（24）から実質的にポリマーシェルに封入された状態のガスファイバペレッ
    ト（48）を製造する装置であって、 ａ．水和溶液アプリケータ（47） ｂ．長手方向軸線の回りに回転自在に駆動されるドラム（41）を有し、前記ド
    ラムは、第１の端部及び第２の端部を有し、前記第１の端部（46）は、前記ペレ
    ット（48）を受け入れる入口開口部を有し、前記第２の端部（41ａ）は、前記ペ
    レットを放出する出口開口部を有し、前記出口開口部の中心は、前記ドラムの回
    転軸線から見て半径方向に離れており、 ｃ．長手方向軸線の回りに回転自在に駆動されるジグザグ形の中空管（42）を
    有し、前記管は、第１及び第２の開口端部を有し、前記第１の開口端部（39）は
    、前記ドラム内の物質が前記ドラム及び管の回転の際に前記管に流入するように
    前記ドラムの出口開口部に取り付けられており、前記第２の開口端部（49）は、
    放出出口を構成しており、 ｄ．入口及び出口を備えたオーブン（60）を有し、 ｅ．噴霧ノズル（92）を収納状態で備えた噴霧室（91）を有している ことを特徴とする装置。
  14. 【請求項１４】 前記噴霧室（91）は、長手方向軸線の回りに回転自在に駆
    動される第２のドラム（96）を有し、前記第２のドラムは、第１及び第２の端部
    を有し、前記第１の端部は、入口開口部を有し、前記第２の端部は、出口開口部
    を有していることを特徴とする請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 第１及び第２の開口端部を備えた第２のジグザグ形中空管
    （42）を更に有し、前記第１の開口端部（39）は、前記第２のドラムの前記出口
    開口部と流れ連通状態にあって、受入れ入口を構成しており、前記第２の開口端
    部（49）は、放出出口を構成していることを特徴とする請求項１３記載の装置。
  16. 【請求項１６】 実質的にポリマーシェルに封入された状態のグラスファイ
    バペレット（48）を製造する方法であって、 ａ．多数の実質的に連続したグラスファイバで構成されたストランドを形成す
    る工程と、 ｂ．前記ストランドを切断してセグメント（24）の状態にする工程と、 ｃ．前記ストランドセグメントに水性水和溶液を塗布する工程と、 ｂ．前記ストランドセグメントを混転装置（41）内で混転させて水和溶液をス
    トランド上に実質的に一様に分布させるとともに前記ストランドセグメントが結
    合してペレットを形成するようにする工程と、 ｅ．前記ペレットの水分を減少させる工程と、 ｆ．バインダー構成物を前記ペレットの表面に塗布する工程と、 ｇ．前記バインダー構成物を硬化させる工程とを有することを特徴とする方法
    。
  17. 【請求項１７】 ペレット（48）をオーブン（60）に通すことにより前記ペ
    レットの水分を減少させることを特徴とする請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記ペレット（48）が約２６０°Ｆ（約１２６．７℃）以
    上の温度状態にあるときに前記バインダー構成物を前記ペレットの表面に塗布す
    ることを特徴とする請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記バインダー構成物を、前記ペレットに塗布する前に、
    約９５°Ｆ〜約１００°Ｆ（約３５℃〜約３７．８℃）の温度に加熱することを
    特徴とする請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記バインダー構成物は、ポリビニルアルコール、ポリビ
    ニルアセテート、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレンフルオロカー
    ボンポリマー、アクリル樹脂、アクリレート、ビニルエステル、エポキシ、スタ
    ーチ、ワックス、セルロース系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、シリコ
    ーンポリマー、ポリエーテルウレタン、ポリ無水物／多酸ポリマー、ポリオキサ
    ゾリン、多糖、ポリオリフィン、ポリスルホン及びポリエチレングリコールから
    成る群から選択されたポリマー形成材料であることを特徴とする請求項１６記載
    の方法。
  21. 【請求項２１】 前記ポリマー形成材料は、ポリビニルアルコール、ポリビ
    ニルピロリドン、シリコーンポリマー、ポリエチレングリコール及びビニルハリ
    ドポリマーから成る群から選択されていることを特徴とする請求項２０記載の方
    法。
  22. 【請求項２２】 前記バインダー構成物は、前記ペレット（48）に接触する
    と硬化することを特徴とする請求項１６記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記バインダー構成物を電磁放射線に当てて硬化させるこ
    とを特徴とする請求項１６記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記バインダー構成物をＵＶ光に当てて硬化させることを
    特徴とする請求項に２３記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記バインダー構成物は、アクリレート、エポキシ及びウ
    レタンから成る群から選択されたポリマー形成材料であることを特徴とする請求
    項２４記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記ペレット（48）の水分を減少させる前に、前記ペレッ
    ト（48）に前記ペレットのファイバを押し固めてペレットの密度を増大させるの
    に十分な混転作用を施すことにより前記ペレットを第２の混転装置（42）内で一
    段と高密度化させることを特徴とする請求項１６記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記第１の混転装置（41）は、回転ドラムであることを特
    徴とする請求項２６記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記第２の混転装置（42）は、回転ジグザグ形管であるこ
    とを特徴とする請求項２６記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記第１の混転装置（41）と前記第２の混転装置（42）は
    、単一の装置内で別々の領域に属することを特徴とする請求項２６記載の方法。
  30. 【請求項３０】 実質的にポリマーシェルに封入された状態のグラスファイ
    バペレットであって、 ａ．多数の整列状態の実質的に連続したグラスファイバで構成されたストラン
    ドセグメントと、 ｂ．前記ストランドセグメント内で前記ファイバの周りに設けられた水性バイ
    ンダー構成物の乾燥残留物と、 ｃ．前記ストランドセグメントを実質的に封入した状態で前記ストランドセグ
    メントの外面上に被着された硬化ポリマー組成物の被膜とを有することを特徴と
    するグラスファイバペレット。
  31. 【請求項３１】 水性バインダー構成物の前記残留物は、エポキシ、ポリウ
    レタン、アクリレート、ポリアルキレンポリマー及びこれらの混合物から成る群
    から選択されたバインダー材料から成ることを特徴とする請求項３０記載のグラ
    スファイバペレット。
  32. 【請求項３２】 前記硬化ポリマー組成物は、ポリビニルアルコール、ポリ
    ビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレンフルオロカ
    ーボンポリマー、アクリル樹脂、アクリレート、ビニルエステル、エポキシ、ス
    ターチ、ワックス、セルロース系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、シリ
    コーンポリマー、ポリエーテルウレタン、ポリ無水物／多酸ポリマー、ポリオキ
    サゾリン、多糖、ポリオリフィン、ポリスルホン及びポリエチレングリコールか
    ら成る群から選択されていることを特徴とする請求項３０記載のグラスファイバ
    ペレット。
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