JP2017078244A

JP2017078244A - ガラスチョップドストランドマット及び自動車成形天井材

Info

Publication number: JP2017078244A
Application number: JP2015208079A
Authority: JP
Inventors: 晃國友; Akira Kunitomo
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27
Also published as: WO2017068872A1

Abstract

【課題】作業性に優れ、繊維強化成形複合材に用いた場合、成形時にガラスしわが発生し難い、ガラスチョップドストランドマットの提供。
【解決手段】ガラスチョップドストランド１０Ａのシート状堆積物が、バインダー１５により結合された、ガラスチョップドストランドマット１９であって、ガラスチョップドストランドマット１９の目付をｘｇ／ｍ^２としたときに、ｘが、６０〜１５０の範囲内にあり、バインダー１５の付着量の質量割合が、ｘ≦１００の時、式（１）で表されるＡの±１．５％の範囲内にあり、ｘ＞１００の時、Ａの−１．５〜＋０．９％の範囲内にあり、全幅引張強度が、式（２）で表されるＢの±３００Ｎ／ｍの範囲内にある、ガラスチョップドストランドマット１９。Ａ（％）＝０．００１９ｘ^２−０．５４４３ｘ＋４５．４…式（１）、Ｂ（Ｎ／ｍ）＝０．５７６８ｘ^２−９７．１９７ｘ＋６０００…式（２）
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）の補強材や、自動車成形天井材等の補強材として用いられるガラスチョップドストランドマット及び該ガラスチョップドストランドマットを備える自動車成形天井材に関する。

ガラスチョップドストランドマットは、多数本のガラスチョップドストランドを互いに結合してマット状に成形した補強材であって、軽量であり、高い機械的強度を有することが知られている。

ガラスチョップドストランドマットの製造方法としては、多数本のガラスフィラメントの表面に集束剤を塗布し、集束することによって得られたガラスストランドを所定長に切断してなるガラスチョップドストランドを多数本用意し、これらを均等無秩序にシート状に堆積した後、得られたシート状堆積物に結合剤と水を散布し、次いでこの結合剤を加熱溶融した後にシート状堆積物をプレス成形し、冷却固化させる方法が知られている。あるいは、均等無秩序にシート状に堆積して得られたシート状堆積物に、樹脂を乳化したエマルジョンを塗布した後、乾燥することによって製造する方法が知られている。

このようにして製造されるガラスチョップドストランドマットは、自動車成形天井材など各種の繊維強化成形複合材の構成材料として広く用いられている。特に、自動車成形天井材として用いる場合、ガラスチョップドストランドマットは、発泡樹脂シートの両表面に接着させて用いられている。

下記の特許文献１〜４には、自動車成形天井材に用いられるガラスチョップドストランドマットが開示されている。特許文献１，２には、上記ガラスチョップドストランドマットの目付が、８０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２であることが記載されている。また、特許文献３，４には、上記ガラスチョップドストランドマットの目付が、５０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２であることが好ましい旨が記載されている。

特許第３８４２４２５号公報特開２００３−１７５７７７号公報特開２０１０−３１４３８号公報特開２０１１−５８１０２号公報

ところで、自動車成形天井材には、剛性、寸法安定性、断熱性及び遮音性等の特性に加え、自動車全体の重量を軽減させることを目的として、単位面積あたりの重量を小さくすることが求められる。また、ガラスチョップドストランドマットと発泡樹脂シートとを接着させる際には接着剤が使用されるが、接着剤がマットに十分に浸透しないと、成形された自動車成形天井材の剛性が不足したり、接着後に、マットからガラスチョップドストランドが剥がれ落ちたりすることがあった。

ここで、自動車成形天井材の重量を軽減し、接着剤の浸透性を向上させるためには、特許文献１〜４のようにガラスチョップドストランドマットの目付を小さくすればよいが、目付が小さくなるほど、ガラスチョップドストランドの分布が不均一になって、ガラスチョップドストランドマットの引張強度が低下することがある。

引張強度が低下すると、巻回体の外層からガラスチョップドストランドマットを引っ張ってほどき出す際に、破断しやすくなる。そのため、作業性が大幅に低下するという問題があった。また、巻回体の外層から引き出されたガラスチョップドストランドマットは、接着剤が塗布された後、再びロール状に巻き取られ、成形時に再び外層から引き出される。従って、引張強度が低いと、この場合にもマットが破断しやすくなり、作業性が大幅に低下することがあった。

このような作業性の大幅な低下を避けるためには、接着剤の量を増やすことで、ガラスチョップドストランドマットの引張強度を向上させる方法がある。しかしながら、ガラスチョップドストランドマットの引張強度が高すぎると、自動車成形天井材を圧縮成形する際に、ガラスチョップドストランドのストランド同士の接着がほどかれない場合がある。この場合、ガラスチョップドストランドマットは、圧縮時のウレタンの変形に追随することなく原形を保持するために、ウレタンが屈曲した箇所でガラスがウレタンを押しつぶし表皮にしわとして表れる、いわゆるガラスしわと呼ばれる現象が発生することがある。ガラスしわが発生した場合、多くの成形品は不良品として取り扱われるため、歩留まりが低下することとなる。

本発明の目的は、作業性に優れ、かつ繊維強化成形複合材に用いた場合、成形時にガラスしわが発生し難い、ガラスチョップドストランドマット及び自動車成形天井材を提供することにある。

本発明に係るガラスチョップドストランドマットは、ガラスチョップドストランドのシート状堆積物が、バインダーによって結合されている、ガラスチョップドストランドマットであって、前記ガラスチョップドストランドマットの目付をｘｇ／ｍ^２としたときに、ｘが、６０以上、１５０以下の範囲内にあり、前記バインダーの付着量の質量割合が、ｘ≦１００のとき、下記式（１）で表されるＡの±１．５％の範囲内にあり、ｘ＞１００のとき、Ａの−１．５％以上、Ａの＋０．９％以下の範囲内にあり、全幅引張強度が、下記式（２）で表されるＢの±３００Ｎ／ｍの範囲内にある。

Ａ（％）＝０．００１９ｘ^２−０．５４４３ｘ＋４５．４ …式（１）

Ｂ（Ｎ／ｍ）＝０．５７６８ｘ^２−９７．１９７ｘ＋６０００ …式（２）

本発明に係るガラスチョップドストランドマットは、好ましくは、前記バインダーの付着量の質量割合が、ｘ≦１００のとき、前記式（１）で表されるＡの±１．２％の範囲内にあり、ｘ＞１００のとき、Ａの−１．２％以上、Ａの＋０．６％以下の範囲内にある。

本発明に係るガラスチョップドストランドマットは、好ましくは、前記全幅引張強度が、前記式（２）で表されるＢの±２００Ｎ／ｍの範囲内にある。

本発明に係るガラスチョップドストランドマットは、好ましくは、前記ガラスチョップドストランドの番手が、１０ｔｅｘ以上、３０ｔｅｘ以下の範囲内にある。

本発明に係るガラスチョップドストランドマットは、好ましくは、前記ガラスチョップドストランドの長さが、３０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下の範囲内にある。

本発明に係る自動車成形天井材は、母材シートと、前記母材シートの両面または片面に積層されてなる上述のガラスチョップドストランドマットとを備える。

本発明によれば、作業性に優れ、かつ繊維強化成形複合材に用いた場合、成形時にガラスしわが発生し難い、ガラスチョップドストランドマット及び自動車成形天井材を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るケーキを示す模式的斜視図である。本発明に係るガラスチョップドストランドマットの製造装置の一例を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る自動車成形天井材の模式的部分断面図である。実施例及び比較例で得られたサンプルの目付とバインダー付着量の関係を示す図である。実施例及び比較例で得られたサンプルの目付と全幅引張強度との関係を示す図である。

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

本発明のガラスチョップドストランドマットは、ガラスチョップドストランドのシート状堆積物が、バインダーによって結合されてなる。

本願発明者は、鋭意検討した結果、ガラスチョップドストランドマットの目付、バインダーの付着量の質量割合及び全幅引張強度を特定の範囲に限定することで、ガラスチョップドストランドマットの作業性や、繊維強化成形複合材の成形時におけるガラスしわを改善できることを見出した。以下、本発明におけるガラスチョップドストランドマットの目付、バインダーの付着量の質量割合及び全幅引張強度の具体的な範囲について詳細に説明する。

（目付）
本発明においては、上記ガラスチョップドストランドマットの目付が、６０ｇ／ｍ^２以上、１５０ｇ／ｍ^２以下の範囲内にある。

本発明のガラスチョップッドストランドマットは、目付が６０ｇ／ｍ^２以上であるので、穴あきが発生し難く、引張強度に優れている。また、目付が１５０ｇ／ｍ^２以下であるので、ガラスチョップドストランドマットの軽量化を図ることができる。

ガラスチョップドストランドマットをより一層軽量化し、かつ引張強度をより一層高める観点から、ガラスチョップドストランドマットの目付は、７０ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、１４５ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。また、ガラスチョップドストランドマットの目付は、８０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましく、１３０ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。

なお、本明細書において、ガラスチョップドストランドマットの目付は、ＪＩＳＲ３４２０（２０１３年）の「７．２クロス及びマットの質量（質量）」に準拠して測定することができる。

以下、ガラスチョップドストランドマットの目付をｘｇ／ｍ^２として表す場合があるものとする。

（バインダーの付着量）
本発明に係るガラスチョップドストランドマットは、バインダーの付着量の質量割合が、ｘ≦１００のとき、下記式（１）で表されるＡの±１．５％の範囲内にあり、ｘ＞１００のとき、Ａの−１．５％以上、Ａの＋０．９％以下の範囲内にある。

本発明のガラスチョップドストランドマットは、バインダーの付着量の質量割合が、上記下限以上であるため、引張強度に優れている。また、ガラスチョップドストランド同士の接着性が良好となり、天井材を成形する際に、ガラスチョップドストランドがバラバラにならない。他方、バインダーの付着量の質量割合が、上記上限以下であるため、後述する冷却圧延機水冷ロール１８の間を通して冷却プレスする際に、ガラスチョップドストランドが冷却圧延機水冷ロール１８に付着せず、厚みが均一となり、引張強度が不均一になり難い。さらに、ガラスチョップドストランドマットが適度な柔軟性を有し、様々な形状の天井材の成形に対応することができる。

ガラスチョップドストランドマットの引張強度をより一層最適な範囲とする観点から、バインダーの付着量の質量割合が、ｘ≦１００のとき、上記式（１）で表されるＡの±１．２％の範囲内にあり、ｘ＞１００のとき、Ａの−１．２％以上、Ａの＋０．６％以下の範囲内にあることが好ましく、ｘ≦１００のとき、上記式（１）で表されるＡの±０．９％の範囲内にあり、ｘ＞１００のとき、Ａの−０．９％以上、Ａの＋０．３％以下の範囲内にあることがより好ましい。

なお、本明細書において、バインダーの付着量は、ＪＩＳＲ３４２０（２０１３年）の「７．３水分率及び強熱減量」に準拠して測定された強熱減量である。

（全幅引張強度）
また、本発明のガラスチョップドストランドマットは、全幅引張強度が、下記式（２）で表されるＢの±３００Ｎ／ｍの範囲内にある。

本発明においては、ガラスチョップドストランドマットの全幅引張強度が上記下限以上であるため、巻回体の外層からマットを引き出す際に破断し難く、しかもマットからストランドが脱落し難い。そのため、本発明のガラスチョップドストランドマットは、作業性に優れている。また、繊維強化成形複合材に用いた場合、成形時にガラスが裂け難く、複合材の剛性が低下し難い。

また、本発明においては、ガラスチョップドストランドマットの全幅引張強度が上記上限以下であるため、繊維強化成形複合材に用いた場合、成形時にガラスしわが発生し難い。

ガラスチョップドストランドマットの作業性をより一層高め、複合材成形時におけるガラスしわをより一層抑制する観点から、ガラスチョップドストランドマットの全幅引張強度は、上記式（２）におけるＢの±２００Ｎ／ｍの範囲内にあることが好ましく、Ｂの±１５０Ｎ／ｍの範囲内にあることがより好ましい。

なお、全幅引張強度は、バインダーの付着量や目付以外にも、例えば、以下のようにして調整することができる。

後述の製造方法の欄で説明するように、ガラスチョップドストランドマットは、堆積されたガラスチョップドストランドの上にバインダーと水を散布し、オーブンでバインダーを溶融した後に、プレスローラーによって冷却固化することにより製造される。この際、バインダーの溶融が十分であると引張強度が高くなり、他方不十分であると引張強度が低くなる傾向がある。そのため、オーブン温度を調整することによって、引張強度を調整することができる。なお、この場合、引張強度の調整のためオーブン温度を下げすぎるとバインダーの溶融が不十分になって接着力が低下し、ガラスチョップドストランドマットからのガラスチョップドストランドの脱落が顕著になる場合があることに留意する必要がある。

また、上記プレスローラーの圧力が大きいほど引張強度は高くなり、プレスローラーの圧力が小さいほど引張強度は低くなる傾向がある。そのため、プレスローラーの圧力の調整によっても、引張強度を調整することができる。なお、プレスローラーの圧力は、プレスローラーの上下の隙間を調節したり、プレスローラーの外周にゴム層を固着させたりする等の方法によって調整することができる。

このように、ガラスチョップドストランドマットの全幅引張強度は、目付やバインダーの付着量の他、製造工程におけるバインダーの加熱温度やプレス圧力を変更することにより調整することができる。

なお、本明細書において、全幅引張強度は、以下の手順で測定する。まず、幅１２６０ｍｍであり、後述する巻き取り機２０によって巻き取られたガラスチョップドストランドマットを任意の長さ分引き出し、引き出された部分の幅方向両端を各２か所ずつ、計４か所でチャックする。なお、幅方向のチャック間距離は１２６０ｍｍであり、巻取り方向（幅方向に対して垂直方向）のチャック間距離は１００ｍｍである。具体的には、引き出された部分のガラスチョップドストランドマットを平面視した場合、チャック位置を直線で結ぶと、長辺１２６０ｍｍ、短辺１００ｍｍの長方形となる位置をチャックする。そして、ガラスチョップドストランドマットを巻き取り方向に２００ｍｍ／分の速さで引っ張り、マットが破断するまでの最大荷重を測定し、Ｎ／ｍに換算した。その値が全幅引張強度である。

このように、本発明においては、ガラスチョップドストランドマットの目付、バインダーの付着量の質量割合及び全幅引張強度が上記範囲内にあるため、ガラスチョップドストランドマットの作業性や、繊維強化成形複合材の成形時におけるガラスしわを改善することができる。また、ガラスチョップドストランドマットの軽量化を図ることもできる。

本発明のガラスチョップドストランドマットは、作業性に優れており、繊維強化成形複合材の成形時におけるガラスしわを改善することができるので、繊維強化成形複合材に好適に用いることができる。特に、本発明のガラスチョップドストランドマットは、自動車成形天井材の補強材としてより好適に用いることができる。

以下、本発明のガラスチョップドストランドマットの他の詳細や、製造方法について具体的に説明する。

（他の詳細）
上述したように、本発明のガラスチョップドストランドマットは、ガラスチョップドストランドのシート状堆積物が、バインダーによって結合されてなる。

ガラスチョップドストランドマットを構成するガラスチョップドストランドとしては、例えば、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｔガラス等からなるガラスチョップドストランドがある。

ガラスチョップドストランドマットを構成するガラスチョップドストランドの番手は、１０ｔｅｘ以上、３０ｔｅｘ以下の範囲内にあることが好ましく、１５ｔｅｘ以上、２５ｔｅｘ以下の範囲内にあることがより好ましい。なお、本願において、番手は、ＪＩＳＲ３４２０（２０１３年）の「７．１番手」に準拠して測定された番手である。

上記ガラスチョップドストランドの番手が、上記下限未満である場合、ガラスチョップドストランドの製造に際し、直径の小さいガラスフィラメントを紡糸したり、ガラスストランド１本当たりのガラスフィラメントの集束本数を少なくする必要が生じ、このようなガラスフィラメントやガラスストランドを製造する際には、紡糸時に切断することがある。また、コストが高くなる場合がある。

また、上記ガラスチョップドストランドの番手が、上記上限を超えると、ガラスチョップドストランドマットを構成するガラスチョップドストランドの分布が不均一になり易く、マットに穴あきが発生したり、マットの引張強度が低下することがある。

ガラスチョップドストランドマットを構成するガラスチョップドストランドの長さは、３０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下であることがより好ましい。

上記ガラスチョップドストランドの長さが、上記下限未満である場合、ガラスチョップドストランドマットの引張強度が低下することがある。また、上記ガラスチョップドストランドの長さが上記上限を超えると、ガラスチョップドストランドマットを構成するガラスチョップドストランドの分散が不均一になりやすく、マットに穴あきが生じることがある。

（製造方法）
本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法により製造することができる。

まず、ガラス溶融炉内に投入されたガラス原料を溶融して溶融ガラスとし、溶融ガラスを均質な状態とした後に、ブッシングに付設された耐熱性を有するノズルから溶融ガラスを引き出す。その後、引き出された溶融ガラスを冷却してガラスフィラメントとする。

このガラスフィラメントの表面に、集束剤を塗布し、集束剤が均等に塗布された状態で、そのガラスフィラメントを数百から数千本引き揃え、集束してガラスストランドとする。得られたガラスストランドは、引き揃えた状態で、製造紙管に巻き取って巻回体を作製する。続いて、巻き取られた巻回体を乾燥し、集束剤の被膜をガラスストランドの表面に形成し、図１に示すケーキ１を得る。

次に、図２に示すように、乾燥されたケーキ１の内層からガラスストランド１０を解舒し、チャンバー１１の天井部分に取り付けられた複数個の切断機１２に送り込み、所定長に切断して、ガラスチョップドストランド１０Ａを得る。なお、各切断機１２は、カッターローラー１２ａとゴムローラー１２ｂから構成され、互いに回転するカッターローラー１２ａとゴムローラー１２ｂとの間にガラスストランド１０が送り込まれることによってガラスストランド１０を切断する。

次に、ガラスチョップドストランド１０Ａを、チャンバー１１の底部に配置された第１の搬送コンベア１３の上で均一になるように分散させ、シート状に堆積する。シート状に堆積されたガラスチョップドストランド１０Ａは、チャンバー１１の外へ搬送し、次の第２の搬送コンベア１４に搬送する。

続いて、第２の搬送コンベア１４上で移動するガラスチョップドストランド１０Ａ上に散布機１５によってバインダーを均一に散布し、次の第３の搬送コンベア１６に搬送する。バインダーが散布されたガラスチョップドストランド１０Ａのシート状堆積物を、加熱炉１７中に移動させ加熱することによって、バインダーを軟化させ、溶融させる。

次いで、ガラスチョップドストランド１０Ａのシート状堆積物を、加熱炉１７の外部に移動させ、冷却圧延機水冷ロール１８の間を通して冷却プレスする。これにより、溶融していたバインダーを固化させ、ガラスチョップドストランドマット１９を得ることができる。なお、ガラスチョップドストランドマット１９は、巻き取り機２０によって巻き取られ、引き出すことによって使用することができる。

上記ガラスフィラメントを集束させるための集束剤としては、特に限定されず、例えば、ポリ酢酸ビニルエマルジョンを用いることができる。

上記集束剤は、例えばシランカップリング剤をさらに含んでいてもよい。上記シランカップリング剤としては、具体的には、アミノシラン、エポキシシラン、ビニルシラン、アクリルシラン、クロルシラン、メルカプトシラン、ウレイドシランなどが使用できる。なお、シランカップリング剤を添加することで、ガラスストランド表面の上記集束剤との反応性を改善することができ、引張強度をより一層向上させることができる。

さらに、上記集束剤中には、上述のシランカップリング剤以外に、潤滑剤、ノニオン系の界面活性剤、帯電防止剤等の各成分を含むことができ、それぞれの成分の配合比は、必要に応じて決定すればよい。

上記ガラスチョップドストランドを結合させるバインダーとしては、特に限定されず、ポリエステル、ポリプロピレン、酢酸ビニル、アクリル又はエポキシ等の樹脂素材を用いることができる。ガラス転移温度が室温より高く、融点が約１００℃であると、溶融と冷却固化がより一層容易であるため、上記バインダーとしては、ポリエステル樹脂が好ましく、粉末不飽和ポリエステル樹脂を用いることが特に好ましい。

上記バインダーの形態としては、特に限定されず、例えば、粉末状、液状、繊維状、シート状又はフィルム状のものを用いることができる。

全幅引張強度は、加熱炉１７中の温度や冷却プレス圧を調整することにより本発明の範囲内とすることができる。例えば、加熱炉１７中の温度を高く設定することにより、バインダーが溶融しやすくなり、ガラスチョップドストランドどうしの接着性が良くなり、結果として全幅引張強度が高くなる。また、冷却圧延機水冷ロール１８の間の隙間量を狭くすることにより、圧力でガラスチョップドストランドどうしの接着性が良くなり、結果として全幅引張強度が高くなる。これらの相関関係に基づいて、バインダーの付着量、加熱炉１７中の温度、冷却圧延機水冷ロール１８の間の隙間量と全幅引張強度の相関関係を調べておくことで、全幅引張強度を本発明の範囲内とすることができる。

本発明の自動車成形天井材は、母材シートと、母材シートの両面または片面に積層されてなる上記のガラスチョップドストランドマットとを備える。自動車成形天井材２１は、図３に示すように、表皮材２２（自動車の室内側）、上記のガラスチョップドストランドマット２３，２３、母材シートである発泡ウレタンシート２４、及び裏皮材２５（自動車のボディ側）により構成される。

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（実施例１）
まず、直径１１μｍのＥガラス組成のガラスフィラメントに集束剤を付着量が０．４質量％となるように塗布した後、８０本集束させることによってストランド（番手：２０ｔｅｘ）としてから、巻き取り、ケーキを得た後、所定時間乾燥させた。なお、集束剤としては、ポリ酢酸ビニルエマルジョン６質量％、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン０．３質量％、第４級アンモニウム塩０．５質量％及びイオン交換水９３．２質量％となるように調製したものを用いた。

次に、図２に示すように、乾燥されたケーキの内層からガラスストランド１０を解舒し、チャンバー１１の天井部分に取り付けられた複数個の切断機１２に送り込み、所定長に切断した。各切断機１２は、カッターローラー１２ａとゴムローラー１２ｂから構成され、互いに回転するカッターローラー１２ａとゴムローラー１２ｂとの間にガラスストランド１０が送り込まれることによって切断される。

チャンバー１１の底部には、第１の搬送コンベア１３が配置され、長さ５０ｍｍに切断されたガラスチョップドストランド１０Ａを、第１の搬送コンベア１３の上で均一になるように分散、シート状に堆積してからチャンバー１１の外へ搬送し、次の第２の搬送コンベア１４に搬送した。

第２の搬送コンベア１４上で移動するガラスチョップドストランド１０Ａ上に散布機１５によって粉末ポリエステル樹脂（花王株式会社製、商品名：ニュートラック５１４）を、付着量が１０質量％となるように均一に散布した後、次の第３の搬送コンベア１６に搬送した。第３の搬送コンベア１６の途中には、加熱炉１７が配置され、粉末ポリエステル樹脂が散布されたガラスチョップドストランド１０Ａのシート状堆積物を、加熱炉１７中に移動させ２３０℃で加熱することによって、粉末ポリエステル樹脂を軟化、溶融させた。

次いで、このガラスチョップドストランド１０Ａのシート状堆積物を、加熱炉１７の外部に移動した後、下方のロールの外周に厚み２ｍｍ、硬度５０度のゴム層を固着した冷却圧延機水冷ロール１８の間を通して冷却、プレスを行い、これにより溶融していた粉末ポリエステル樹脂が固化し、目付１００ｇ／ｍ^２のガラスチョップドストランドマット１９が作製され、その後、巻き取り機２０によって巻き取った。

このようにして得られた実施例１のガラスチョップドストランドマットのバインダーの付着量を測定したところ、１０質量％であり、全幅引張強度を測定したところ、２２１７Ｎ／ｍであった。

なお、ガラスチョップドストランドマットの目付と、バインダーの付着量、すなわち強熱減量とは、ＪＩＳＲ３４２０（２０１３年）に準拠して測定した。具体的にバインダーの付着量は、ＪＩＳＲ３４２０（２０１３年）に準拠して測定したガラスチョップドストランドマットの強熱減量からガラスチョップドストランドの製造に使用したケーキの強熱減量を差し引くことにより求めた。

また、全幅引張強度は、上述した方法により測定した。

（実施例２〜１９及び比較例１〜１９）
ストランド番手、目付及びバインダーの付着量を下記の表１〜６のように設定したこと以外は、実施例１と同様にして、ガラスチョップドストランドマットを作製した。また、実施例２〜１９及び比較例１〜１９のガラスチョップドストランドマットの全幅引張強度を測定した。結果を下記の表１〜表６に示す。

［評価］
実施例１〜１９及び比較例１〜１９で得られたガラスチョップドストランドマットについて、下記の評価を行った。結果を下記の表１〜６に示す。

（ガラスチョップドストランドマットの破断）
ガラスチョップドストランドマットを回巻体から引き出して、引き出す際におけるマットの破断の有無を観察した。なお、引き出し速度が２０ｍ／分となるように力を加えて引き出した。

（成形性）
得られたガラスチョップドストランドマットを成形天井材の補強用として使用した際の成形性を評価した。成形性については、大きさが５０ｃｍ四方のガラスチョップドストランドマット２枚にイソシアネート樹脂が１５ｇ／ｍ^２になるように塗布し、１８０ｇ／ｍ^２の発泡ウレタンシート２４、７０ｇ／ｍ^２のニット素材の表皮材２２、３０ｇ／ｍ^２の裏面材を図３のように積層し、２００℃に熱した金型で圧力３ＭＰａで１分間加熱することにより天井材を成形し、１００回成形したときのガラスしわの発生率を不良率とした。

表１〜６から明らかなように、実施例１〜１９のガラスチョップドストランドマットでは、マットを引き出す際に破断せず、成形天井材におけるガラスしわなどの不良率も低いことがわかる。他方、比較例１〜１９のガラスチョップドストランドマットでは、マットを引き出す際に破断したり、成形天井材におけるガラスしわや、剛性の低下などの不良率が高くなっていた。

図４は、実施例及び比較例で得られたサンプルの目付とバインダーの付着量の関係を示す図である。図４より、実施例１〜１９においては、バインダーの付着量の質量割合が、図４の最大値を示す曲線と、最小値を示す曲線との間にあることが確認できた。すなわち、バインダーの付着量の質量割合が、ｘ≦１００のとき、下記式（１）で表されるＡ±１．５％の範囲内にあり、ｘ＞１００のとき、Ａ−０．９％以上、Ａ＋１．５％以下の範囲内にあることが確認できた。

なお、図４における最大値及び最小値を示す曲線は、それぞれ、各目付において、下記の表７に示す最大値及び最小値を満たすものとする。

図５は、実施例及び比較例で得られたサンプルの目付と全幅引張強度との関係を示す図である。図５より、実施例１〜１９においては、全幅引張強度が、図５の最大値を示す曲線と、最小値を示す曲線との間にあることが確認できた。すなわち、実施例１〜１９においては、全幅引張強度が、下記式（２）で表されるＢ±３００Ｎ／ｍの範囲内にあることが確認できた。

なお、図５における最大値及び最小値を示す曲線は、それぞれ、各目付において、下記の表８に示す最大値及び最小値を満たすものとする。

なお、上記表１〜表６に示すように、実施例１〜１９においては、目付が、６０ｇ／ｍ^２以上、１５０ｇ／ｍ^２以下の範囲内であった。

一方、比較例１〜１９においては、バインダーの付着量が図４の最大値を示す曲線と、最小値を示す曲線との間にないか、全幅引張強度が、図５の最大値を示す曲線と、最小値を示す曲線との間にないか、あるいは表１〜表６に示す目付が、６０ｇ／ｍ^２以上、１５０ｇ／ｍ^２以下の範囲外であった。

このことから、バインダーの付着量、全幅引張強度及び目付が上記範囲内にあるサンプルが、作業性に優れ、かつ繊維強化成形複合材に用いた場合、成形時にガラスしわが発生し難いことが確認できた。

１…ケーキ
１０…ガラスストランド
１０Ａ…ガラスチョップドストランド
１１…チャンバー
１２…切断機
１２ａ…カッターローラー
１２ｂ…ゴムローラー
１３…第１の搬送コンベア
１４…第２の搬送コンベア
１５…散布機
１６…第３の搬送コンベア
１７…加熱炉
１８…冷却圧延機水冷ロール
１９…ガラスチョップドストランドマット
２０…巻き取り機
２１…自動車成形天井材
２２…表皮材
２３…ガラスチョップドストランドマット
２４…発泡ウレタンシート
２５…裏皮材

Claims

ガラスチョップドストランドのシート状堆積物が、バインダーによって結合されている、ガラスチョップドストランドマットであって、
前記ガラスチョップドストランドマットの目付をｘｇ／ｍ^２としたときに、ｘが、６０以上、１５０以下の範囲内にあり、
前記バインダーの付着量の質量割合が、ｘ≦１００のとき、下記式（１）で表されるＡの±１．５％の範囲内にあり、ｘ＞１００のとき、Ａの−１．５％以上、Ａの＋０．９％以下の範囲内にあり、
全幅引張強度が、下記式（２）で表されるＢの±３００Ｎ／ｍの範囲内にある、ガラスチョップドストランドマット。
Ａ（％）＝０．００１９ｘ^２−０．５４４３ｘ＋４５．４ …式（１）
Ｂ（Ｎ／ｍ）＝０．５７６８ｘ^２−９７．１９７ｘ＋６０００ …式（２）
前記バインダーの付着量の質量割合が、ｘ≦１００のとき、前記式（１）で表されるＡの±１．２％の範囲内にあり、ｘ＞１００のとき、Ａの−１．２％以上、Ａの＋０．６％以下の範囲内にある、請求項１に記載のガラスチョップドストランドマット。
前記全幅引張強度が、前記式（２）で表されるＢの±２００Ｎ／ｍの範囲内にある、請求項１又は２に記載のガラスチョップドストランドマット。
前記ガラスチョップドストランドの番手が、１０ｔｅｘ以上、３０ｔｅｘ以下の範囲内にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラスチョップドストランドマット。
前記ガラスチョップドストランドの長さが、３０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下の範囲内にある、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラスチョップドストランドマット。
母材シートと、前記母材シートの両面または片面に積層されてなる請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラスチョップドストランドマットとを備える、自動車成形天井材。