JP2008031041A

JP2008031041A - ガラスロービングの製造方法及びガラスロービング

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Publication number: JP2008031041A
Application number: JP2007268489A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakaguchi; 武史阪口
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2020-08-21
Also published as: JP4756479B2

Abstract

【課題】ＦＲＰ成形体の強化材として使用しても、部位による強度のばらつきが少なく、また外観品位を損なわせることのないガラスロービングの製造方法及びその製造方法によるガラスロービングを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のガラスロービングの製造方法は、ガラスフィラメントに集束剤を塗布し、ギャザリングシュウ１４を用いて複数本のストランドを引き揃えるガラスロービングの製造方法であって、集束剤を塗布されたガラスフィラメントが、該ギャザリングシュウ１４を用いてストランドの太さがランダムとなるように分糸することにより、同じ太さのストランドを複数本作製した場合のストランドの太さの９０〜１１０％の整数倍（１倍を含む）の太さを有するストランドの本数が、全ストランド本数の５０％以下であるようにするものである。また本発明のガラスロービングは上述のガラスロービングの製造方法により得られるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）の強化材等に使用されるガラスロービングの製造方法と、この製造方法により得られたガラスロービングに関する。

通常、ガラスロービングは、以下の方法で作製される。

まず、ブッシングと呼ばれる白金プレートに形成された多数のノズルから引き出された数百本から数千本のガラスフィラメントの表面に集束剤を塗布した後、これらのガラスフィラメントをギャザリングシュウと呼ばれる集束機によって１本に集束、又は複数本に分糸してから集束することによってストランドを作製し、このストランドを、トラバースにより綾掛けしながらワインダーに取り付けた紙管上に巻き取りケーキを作製する。次いで、複数個のケーキをロービングワインダーにより解舒し、引き揃えながら再度巻き取る（リワインド）ことによりガラスロービングを作製する。ガラスロービングやその製造方法については、例えば、従来技術として特許文献１〜特許文献３が知られている。
特開平１０−２５１０４０号公報特開平１０−２９７９３２号公報特開平８−０９１８６３号公報

通常、ブッシングのノズルから引き出された多数本のガラスフィラメントを、ギャザリングシュウを用いて正規に分糸集束する場合、集束本数がほぼ均等（±１０％）になるように分糸して、ほぼ同じ太さのストランドを複数本作製する方法が採られる。ストランドの太さは、ガラスフィラメントの直径と本数により決まり、シートモールディングコンパウンド（以下、ＳＭＣという）、スプレーアップ、プリフォームといった成形法で用いられる汎用的なガラスロービングの場合、直径１０〜１４μｍのガラスフィラメントが５０〜４００本集束され、太さが２０〜１６０ＴＥＸ（ＴＥＸは、ストランドの１０００ｍ当たりの重量ｇのことであり、番手と呼ばれる。）のストランドが使用される。従って、例えば直径１３．３μｍ、８００本のガラスフィラメントを４分糸する場合には、８００本のガラスフィラメントを、約２００本づつに分糸することによって、太さ約７２ＴＥＸのストランドを４本作製し、トラバースにより綾掛けしながら一つのケーキに巻き取る方法が採られる。

ところが、実際には、ギャザリングシュウで分糸集束された４本のストランドは、一部で互いに結合してケーキに巻き取られることがある。すなわち、例えば図３に示すように先端幅Ｔとコーム幅Ｃが一定である通常のギャザリングシュウ１０を用いてガラスフィラメントを４本のストランドに分糸集束する場合、分糸集束した直後の各ストランドは、ギャザリングシュウ１０のコーム幅Ｃだけ離れているが、トラバースにより綾掛けする際にストランド同士が接触し、結合することが多い。すなわちトラバースは、ワインダー軸に平行に往復運動しながら、回転運動することによってストランドに綾掛けを行うが、図４に示すように、トラバース１１の往復運動における折り返し付近では、ギャザリングシュウ（図示せず）によって分糸されたストランド１２が、紙管１３上でトラバース１１の端部の傾きにより接近し、ストランド１２同士が接触し、結合した状態で巻き取られやすい。こうして結合したストランドは、分糸されたストランドが２本、３本或いは４本と結合したものであるため、正規に分糸されたストランドの太さの２倍、３倍、４倍といった整数倍の太さとなる。

このようなストランド同士の結合を防ぐためには、ギャザリングシュウのコーム幅を広げて各ストランドの間隔を広げることが有効であると考えられるが、コーム幅を広げると、ギャザリングシュウが長くなり、トラバースが往復運動における左右の折り返し付近に位置する時、ストランドがトラバースから外れてしまい、正常に綾掛けして巻き取ることができなくなる。

ところで、ＳＭＣ、スプレーアップ、プリフォームといった方法によって成形されるＦＲＰの強化材として使用されるガラスロービングは、１０〜５０ｍｍの長さに切断されて用いられ、多数の切断されたストランド（ガラスチョップドストランド）は、型やシート上に分散されたり、吹きつけられるが、上記のように結合して太くなったストランドは、正規の太さのストランドに比べて、飛散や落下の挙動が異なる。そのため、太くなったストランドと、正規の太さのストランドは、切断時や吹きつけ時に分離しやすく、その結果、太いストランドが多く分布する部分と細いストランドが多く分布する部分ができ、ＦＲＰ成形体の強度にばらつきが発生しやすい。

特にＳＭＣ成形法の場合、ＳＭＣシートをプレス成形する際、太いストランドだけが分布する部分は流動性に優れ、型の末端までストランドが容易に流れるのに対し、細いストランドだけが分布する部分はストランドが互いに絡まりもつれ合って渦状の塊となり、所謂、墨汚れの原因となりやすい。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、ＦＲＰ成形体の強化材として使用しても、部位による強度のばらつきが少なく、また外観品位を損なわせることのないガラスロービングの製造方法およびその製造方法により得られるガラスロービングを提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく種々の実験を繰り返した結果、紡糸したガラスフィラメントを正規（均等）に分糸した場合のストランドの整数倍（１倍を含む）の太さを有するストランドの本数を所定量に規制したガラスロービングの製造方法により得られるガラスロービングを強化材として用いると、部位による強度のばらつきが少なく、外観品位に優れたＦＲＰ成形体が得られることを見いだし、本発明を提案するに至った。

すなわち、本発明のガラスロービングの製造方法は、ガラスフィラメントに集束剤を塗布し、ギャザリングシュウを用いてストランドの太さがランダムとなるように分糸することにより、集束本数がほぼ均等になるように分糸した場合のストランドの太さの９０〜１１０％の整数倍（１倍を含む）の太さを有するストランドの本数が、全ストランド本数の５０％以下のガラスロービングを得ることを特徴とする。

ガラスフィラメントに集束剤を塗布し、ギャザリングシュウを用いて複数本のストランドを引き揃えるガラスロービングの製造方法であって、集束剤を塗布されたガラスフィラメントが、該ギャザリングシュウを用いてストランドの太さがランダムとなるように分糸することにより、同じ太さのストランドを複数本作製した場合のストランドの太さの９０〜１１０％の整数倍（１倍を含む）の太さを有するストランドの本数が、全ストランド本数の５０％以下であることを特徴とする。

さらに本発明のガラスロービングの製造方法は、ギャザリングシュウが、２種以上の先端幅（溝の開口幅）と同一のコーム幅（隣接する溝の最深部間の幅）を有するものであればよい。

また本発明のガラスロービングは、本発明のガラスロービングの製造方法によって製造されたことを特徴とする。

以上のように、本発明のガラスロービングの製造方法は、ガラスフィラメントに集束剤を塗布し、ギャザリングシュウを用いて複数本のストランドを引き揃えるガラスロービングの製造方法であって、集束剤を塗布されたガラスフィラメントが、該ギャザリングシュウを用いてストランドの太さがランダムとなるように分糸することにより、同じ太さのストランドを複数本作製した場合のストランド太さの９０〜１１０％の整数倍（１倍を含む）の太さを有するストランドの本数が、全ストランド本数の５０％以下であるガラスロービングを作製するものであるため、この製造方法により得られた本発明のガラスロービングを強化材として用いたＦＲＰ成形体は、部位による強度のばらつきが少なく、バスタブ、小型船、浄化槽、遊園地の乗り物等のＦＲＰ成形体の品質を安定させることが可能であり、特にＳＭＣ成形法によってＦＲＰ成形体を製造する場合に顕著な効果が得られる。

本発明のガラスロービングの製造方法によれば、ギャザリングシュウを用いて、集束本数が均等になるように分糸して、集束本数がほぼ均等になるように、すなわち同じ太さのストランドを複数本作製した場合のストランドの太さの９０〜１１０％の整数倍（１倍を含む）の太さを有するストランドの本数が、全ストランド本数の５０％以下（好ましくは、４０％以下）とするものであるが、このようなストランド構成からなるガラスロービングを作製するには、ギャザリングシュウの形態を工夫すれば良い。すなわち、ギャザリングシュウの形態を、２種以上の先端幅（溝の開口幅）と同一のコーム幅（隣接する溝の最深部間の幅）を有するものにすると、ストランド太さが、正規に分糸した場合のストランドの整数倍の太さに偏在することなく、広範囲に散在してなるストランドを容易に作製できる。

以下、本発明のガラスロービングの製造方法とこの製造方法により得られるガラスロービングを実施例に基づいて詳細に説明する。

まず、直径１３．３μｍ、１２００本のガラスフィラメントを紡糸した後、集束剤（固形分５０質量％の酢酸ビニルエマルジョンを１６．０質量％、メタクリル系シランカップリング剤を０．４質量％、カチオン系潤滑剤を０．３質量％、イオン交換水を８３．３質量％）を付着量が１．０質量％となるように塗布し、図１のギャザリングシュウ１４を用いてストランドの太さがランダムとなるように分糸してから６本のストランドに集束し、各ストランドをケーキに巻き取り、１３０℃で１０時間乾燥した。尚、ギャザリングシュウ１４の先端幅は、Ｔ１＝１８ｍｍ、Ｔ２＝３８ｍｍ、Ｔ３＝１０ｍｍ、Ｔ４＝２６ｍｍ、Ｔ５＝２０ｍｍ、Ｔ６＝３２ｍｍであり、またコーム幅は、Ｃ＝２４ｍｍである。

こうして得られたケーキを１１個準備し、これらのケーキからストランドを解舒して引き揃え、ロービングワインダーによってリワインドすることによってガラスロービングを得た。

このガラスロービングのストランド太さを測定するため、ガラスロービングの数カ所を１００ｃｍの長さに切断し、それぞれのストランド重量（ＴＥＸ）を測定した。その結果を図２に示す。図２から明らかなように、このガラスロービングを構成するストランドの太さは全体的にばらついており、正規に分糸した場合のストランド太さ（７２ＴＥＸ）の９０〜１１０％の整数倍の太さを有するストランドの本数の割合が、全ストランドの本数に対し、２８％であった。

［比較例］ギャザリングシュウによる分糸条件のみを変更した以外は、全て実施例と同じ条件でケーキを作製した。分糸条件は、定法に従い、図３に示す先端幅（Ｔ＝２４ｍｍ）とコーム幅（Ｃ＝２４ｍｍ）が一定のギャザリングシュウ１０を用いて、ガラスフィラメントをほぼ均等に分割してストランドを６本作製した。

このガラスロービングのストランド番手を測定するため、ガラスロービングの数カ所を１００ｃｍの長さに切断し、それぞれのストランド重量（ＴＥＸ）を測定した。その結果を図５に示す。図５から明らかなように、このガラスロービングを構成するストランドは、７２ＴＥＸ、１４４ＴＥＸ、２１６ＴＥＸ、２８８ＴＥＸを中心とした４つのピークに殆どが偏在しており、これらの正規に分糸した場合のストランド太さの９０〜１１０％の整数倍の太さを有するストランドの本数の割合が、全ストランドの本数に対し、８８％であった。

次に、実施例と比較例のガラスロービングを切断機を用いて１インチ（約２５ｍｍ）の長さに切断し、これらをＳＭＣコンパウンド上に分散させ、ガラス含有率が２５質量％のＳＭＣシートを作製した。尚、ＳＭＣコンパウンドの組成は、不飽和ポリエステル樹脂７５部、低収縮剤２５部、硬化剤１部、重合禁止剤３部、トナー５部、内部離型剤５部、充填剤１２０部、増粘剤１部である。

その後、各ＳＭＣシートを４０℃で一夜熟成させた後、チャージ率５０％、金型温度（上型温度１５０℃、下型温度１４０℃）の条件にて、流動性試験用バスタブ型でプレス成形することによってバスタブを作製した。尚、プレス成形は、川崎油工（株）製５００ｔプレス成形機を用い、昇圧速度３秒で３分間加圧した。

各バスタブの表面の墨汚れの数を目視で観察した後、切断し、底面部１ケ所、側面部３ケ所、エッジ部２ケ所から曲げ試験片を採取し、それらの曲げ強度をＪＩＳＫ６９１１に基づいて測定した。これらの結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例のＳＭＣシートを用いたＦＲＰ成形体は、墨汚れが観察されず、またＦＲＰ成形体の曲げ強度の標準偏差σ_n-1が小さいため、ばらつきが小さく、品質が安定していた。それに対し、比較例のＳＭＣシートを用いたＦＲＰ成形体は、墨汚れが多く、また曲げ強度のばらつきが大きく品質が安定していなかった。

実施例で用いたギャザリングシュウを示す斜視図である。実施例のガラスロービングのストランド太さを示すグラフである。従来のギャザリングシュウを示す斜視図である。ストランドが紙管上に巻き取られる状態を示す説明図である。比較例のガラスロービングのストランド太さを示すグラフである。

符号の説明

１０、１４ギャザリングシュウ
１１トラバース
１２ストランド
１３紙管
Ｃギャザリングシュウのコーム幅
Ｔギャザリングシュウの先端幅

Claims

ガラスフィラメントに集束剤を塗布し、ギャザリングシュウを用いてストランドの太さがランダムとなるように分糸することにより、集束本数がほぼ均等になるように分糸した場合のストランドの太さの９０〜１１０％の整数倍（１倍を含む）の太さを有するストランドの本数が、全ストランド本数の５０％以下のガラスロービングを得ることを特徴とするガラスロービングの製造方法。
ギャザリングシュウが、２種以上の先端幅（溝の開口幅）と同一のコーム幅（隣接する溝の最深部間の幅）を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のガラスロービングの製造方法。
請求項１または請求項２に記戴のガラスロービングの製造方法によって製造されたものであることを特徴とするガラスロービング。