JP2020100465A - ガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法およびガラスチョップドストランドマットの巻回体 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ガラスチョップドストランドマットは、通常、スリッター装置により帯状に裁断された後、紙を構造材とする巻芯に巻き取られ、当該巻芯を軸とするロール状の最終製品である、ガラスチョップドストランドマットの巻回体となる。
一方、目付が150g/m2以上であると、マットの剛性が向上するため、ガラスチョップドストランドマットMが巻芯72の回転に追従して巻き込まれ難くなったり、巻ズレが増加する。
本発明は、スリッター装置によりスリット裁断した帯状のガラスチョップドストランドマットを巻芯に巻き付ける際に、ガラスチョップドストランドマットの先端部を巻芯の外周面に沿って接触させるとともに当該外周面に設けた所定の粘着性を有する凹凸領域に粘着し、ロール状に巻き取ってガラスチョップドストランドマットの巻回体を形成する方法である。
先ず、本発明の一実施形態に係るガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法を具現化する巻取装置70を備えた、ガラスチョップドストランドマットMの巻回体Rの製造装置1の全体構成について、図1を用いて説明する。
製造装置1は、ガラスケーキCからガラスチョップドストランドマットMを製造し、製造されたガラスチョップドストランドマットMをガラスチョップドストランドマットMの巻回体Rとするための装置であり、切断機10、搬送コンベア20、結着剤付与装置30、加熱炉40、冷圧ロール50、及び巻取装置70等を備える。
以上の観点から、ガラスチョップドストランドSの長さは、20mm〜70mmの範囲とするのが好ましく、さらに好ましくは30mm〜60mm範囲とすることであり、一層好ましくは45mm〜55mmとすることである。
また、搬送コンベア20は、ガラスチョップドストランドS・S・・・の搬送方向(図1に示す矢印Aの方向)において、上流側から第一コンベア21、第二コンベア22、第三コンベア23の順で連続して配置されている。
また、第一コンベア21上には、チャンバー13が配置され、切断機10によって切断されたガラスチョップドストランドSは、チャンバー13内を通って第一搬送ベルトB1上に落下する。
結着剤付与装置30は、樹脂粉末である結着剤Pを、第二コンベア22の第二搬送ベルトB2上のガラスチョップドストランドS・S・・・に向けて散布して、ガラスチョップドストランドS・S・・・に結着剤Pを付着させる装置である。
その他、使用可能な熱可塑性樹脂粉末として、ナイロン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂粉末が挙げられる。
ガラスチョップドストランドSが予め水で湿潤状態にされていると、水の表面張力の作用によりガラスチョップドストランドSの表面に結着剤Pが付着し易くなるため、ガラスチョップドストランドS同士の接着効果がより高まる。その結果、結着剤の使用量を減らすことができ、ガラスチョップドストランドマットの表面が滑りやすくなることを抑制でき、巻取りが容易となる。
加熱炉40は、第三コンベア23の第三搬送ベルトB3に積載されて加熱炉40内に進入するガラスチョップドストランドS・S・・・及び結着剤Pを加熱して、結着剤Pを溶融可能なように構成されている。
この時、ガラスチョップドストランドS・S・・・は、冷圧ロール50を通過することで冷却、プレスされ、ガラスチョップドストランドS・S・・・同士が結着されて、ガラスチョップドストランドSと結着剤Pからなるマット状のガラスチョップドストランドマットMに成形される。
案内部材60は、ガラスチョップドストランドマットMを冷圧ロール50の斜め下方に位置する巻取装置70に案内する板状の部材である。
巻取装置70は、ガラスチョップドストランドマットMの先端部M1の少なくとも一部を巻芯72の外周面72aに沿って接触させるとともに巻芯72の外周面72aの幅方向の全幅に亘って、略帯状に設けた粘着性を有する凹凸領域A(図2および図3参照)に粘着させて、巻芯72を回転させることで、ガラスチョップドストランドマットMをロール状に巻き取って巻回体Rを形成する工程を実現するための装置である。
なお、上記凹凸領域Aの詳細については後述する。
また、ガラスチョップドストランドマットMの先端部M1が巻芯72の外周面72aを周回して巻き取られることにより、当該先端部M1は自身の上層に巻き取られるガラスチョップドストランドマットMと巻芯72との間に挟持される。
そして、ガラスチョップドストランドマットMの先端部M1が挟持されると、退避手段は、ガイド面73aがガラスチョップドストランドマットMの巻き付け完了時の外周位置よりも外側に位置するように、誘導部材73を退避移動させる。
次に、本発明の一実施形態に係るガラスチョップドストランドマットMの巻回体Rの形成方法を具現化する巻取装置70の一連の動作について、図4を参照しながら具体的に説明する。
これにより、ガラスチョップドストランドマットMが巻芯72の外周に巻き取られる。
誘導部材73のガイド面73aは、巻芯72の外周に沿った曲率を有し、巻芯72の外周面72aと所定の間隔を隔てて対向している。
ここで、ガラスチョップドストランドマットMの先端部M1の近傍部分とは、ガラスチョップドストランドマットMの長手方向において、例えばガラスチョップドストランドマットMの先端から300mmまでの寸法範囲の部位である。
これにより、ガラスチョップドストランドマットMの巻き付け時に誘導部材73のガイド面73aが妨げになることはない。
その中でも特にプラスチックやFRPは、適度な強度を有し軽量で成形性も高いためより好ましい。
なお、上記角度が270°を越えると、誘導部材73の退避移動が困難になる場合がある。
従って、上記の間隔は、0.1mm以上50mm程度の大きさであることが好ましい。
よって、上記の間隔は、ガラスチョップドストランドマットMの厚み寸法の2倍から5倍の範囲内とするのが好ましい。具体的な寸法を例示すれば、0.1mmから50mmまでの範囲となる。
例えば、Eガラス、Dガラス、Cガラス、ARガラス、Hガラス、又はSガラス等の代表的な組成のガラス繊維であってもよく、他の組成を有するものであってもよい。
巻芯72は、マンドレルと称される金属製の軸芯に前記した原紙を幾層にも重ねて回転させながら筒状の形態で製作される。
本発明の一実施形態に係るガラスチョップドストランドマットMの巻回体Rの形成方法は、ガラスチョップドストランドSを含む帯状のガラスチョップドストランドマットMの巻回体Rの形成方法であって、ガラスチョップドストランドマットMの先端部M1の少なくとも一部を巻芯72の外周面72aに沿って接触させて巻芯72を回転させることで、ガラスチョップドストランドマットMをロール状に巻き取り巻回体Rを形成する工程を備え、巻芯72の外周面72aには、当該外周面72aに対して樹脂を塗布することで形成される、粘着性を有する凸状の凸部75と、粘着性を有しない凹状の凹部76からなる凹凸領域Aを有することを特徴とする。
このように、巻芯72の外周面72aに、凸部75及び凹部76を有する凹凸領域Aを設け、ガラスチョップドストランドマットMの先端部M1もしくは先端部M1の近傍を巻芯72の凹凸領域Aの凸部75に粘着させることにより、ガラスチョップドストランドマットMを確実に巻き取ることが可能となり、巻姿が良好な巻回体Rを効率的に生産できる。詳述すると、凹凸領域Aが粘着性を有する凸部75と粘着性を有しない凹部76で構成されており、ガラスチョップドストランドマットMの先端部もしくは先端部近傍には、凹凸領域Aに対して粘着している部分と粘着していない部分が存在しているため、ガラスチョップドストランドマットMの巻回体RからガラスチョップドストランドマットMを引き出して使い切る際に、引き出したガラスチョップドストランドマットMが引っ張られても、ガラスチョップドストランドマットMの先端部もしくは先端部近傍の全体が巻き芯に粘着している場合と比較して、ガラスチョップドストランドマットMが巻芯72から容易に離れるため、破れ等の損傷の発生を防ぐことができる。
このように、本実施形態では、凸部75が略スパイラル状に塗布することで形成されることで、粘着性を有する凸部75と粘着性を有しない凹部76とからなる凹凸領域Aを巻芯72の外周面72aの任意の領域に容易に形成することができる。
本実施形態では、ホットメルト樹脂を用いることで、塗布後常温になることより固化するため、凸部75を容易に形成することができる。
即ち、滑り傾斜角が40度以上である場合、ガラスチョップドストランドマットMが巻芯72の外周面72aに接触した際に、凸部75に引っ掛かり易くすることができる。
一方、滑り傾斜角が40度未満である場合は、ガラスチョップドストランドマットMが巻芯72の外周面72aに接触した際にでも、凸部75が安定して引っ掛からない。
所定のホットメルト樹脂を加熱溶融し、所定の塗工温度で試験基材の一例である2枚の標準段ボールのうち一方の標準段ボールに塗工する。ホットメルト樹脂を塗工後、オープンタイム(硬化時間)150秒後に標準段ボールを重ね、所定の荷重(例えば、3kg)をかけた状態で常温にて1分間保持し、当該重ねた段ボールを徐々に傾斜をつけ、滑り落ちた時(上下の段ボールがずれた時)の角度(滑り傾斜角)を測定する。ガラスチョップドストランドマットMを巻芯72へ確実に巻き付ける際の安定性が乏しく、しわやずれが発生する。仮に巻芯72へガラスチョップドストランドマットMを巻き付けられたとしても、巻き付け初期に巻芯72の凸部75に粘着されずに、巻芯72が空回転することでガラスチョップドストランドマットMにたるみが生じ、当該たるみを解消するために巻ズレやしわが入ったり、巻きズレに起因して破れたりする。
なお、凹凸領域Aを設ける領域としては、巻芯72の外周面72aの任意の位置であってよい。また、凸部75の形状は、略スパイラル状に限らず、粘着性を有する凸部と粘着性を有しない凹部が交互に配置されるような網目状等になっていても構わない。
次に、凹凸領域(凸部)の形状について具体的に説明する。なお、図5では、巻芯を平面展開した際の凹凸領域における凸部の形状を模式的に示している。
図5(a)〜(g)に示すように、凹凸領域Aを構成する凸部75の形状としては、例えば、本実施形態の如く略スパイラル状(図5(a))以外に、ジグザグ形状(図5(b))、カーブ(曲線)形状(図5(c))、ドット形状・水玉形状(図5(d))、直線形状(図5(e))、網目状(図5(f))、格子状(図5(g))、またはこれらの形状を組み合わせた形状や特定の形状に限定しないランダムな形状にすることができる。また、図5(a)〜(c)、及び(e)〜(g)で示す各形状において、線状の凸部の幅寸法及び長さ寸法を適宜変更してもよい。また、図5(d)で示すドット形状等において、島状の凸部の幅寸法を適宜変更してもよい。
クラフト紙の種類や厚みによっても動摩擦係数が変化するため、ガラスチョップドストランドマットMに適したクラフト紙を選定するのがよい。
また、ガラスチョップドストランドマットMの表面を傷つけ難くするために、巻芯72の外周面72aは同一の素材で覆われることが好ましい。
目付が60g/m2未満である場合、ガラスチョップドストランドマットMの表面の摩擦係数が小さくなるとともに、ガラスチョップドストランドマットMの剛性が低下ししわが入りやすくなるため、巻芯72に安定して巻き取ることが難しい。
一方、目付が150g/m2以上であると、マットの剛性が向上するため、ガラスチョップドストランドマットMが巻芯72の回転に追従して巻き込まれ難くなったり、巻ズレが増加する。
また、ガラスチョップドストランドマットMの目付は、より好ましくは70g/m2以上、145g/m2以下である。
即ち、結着剤が5.0質量%未満であると結着剤としての効果が発揮できず、結着剤が13.0質量%を超えると巻芯72の外周面72aに対して滑り易くなるため安定して巻芯へ巻き付けにくくなるからである。
即ち、巻芯72の外径寸法が50mm未満の場合、ガラスチョップドストランドマットMの巻取り効率が悪化し、巻芯72の外径寸法が150mmを超えると巻芯自体の嵩が大きくなり巻回体Rのハンドリングが悪化するからである。
上述した巻取装置70を用いて、ガラスチョップドストランドマットMの目付、凸部を構成する樹脂の種類、及び凹凸領域の個数等の各巻取り条件を変えて巻き付けを行い、以下の実施例及び比較例に示すガラスチョップドストランドマットMの巻回体Rを作製した。
(実施例1)
巻芯の幅:1.44m、巻芯の内径:102mm、巻芯の外径:107mmの紙製の巻芯の全幅に亘って、滑り傾斜角度が45度であるポリプロピレン樹脂(PP)をスパイラル状に塗布硬化して凹凸領域Aを形成した。また、凹凸領域Aの巻芯の周方向の幅寸法は30mmであり、凹凸領域Aを巻芯の外周面の径方向両端に2本設けた(図2参照)。
マット目付を107g/m2としたこと以外は、実施例1と同じ条件で巻回体を作製した。
マット目付を80g/m2としたこと以外は、実施例1と同じ条件で巻回体を作製した。
凹凸領域Aを巻芯の外周面において周方向に等間隔に4本設けたこと以外は、実施例2と同じ条件で巻回体を作製した。
凹凸領域Aを巻芯の外周面に1本設けたこと以外は、実施例2と同じ条件で巻回体を作製した。
滑り傾斜角度が35度であるエチレン酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA)を塗布硬化して凹凸領域Aを形成したこと以外は、実施例2と同じ条件で巻回体を作製した。
滑り傾斜角度が30度であるエチレン酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA)を塗布硬化して凹凸領域Aを形成したこと以外は、実施例2と同じ条件で巻回体を作製した。
凹凸領域Aを形成しなかったこと以外は、実施例1と同じ条件で巻回体を作製した。
○ :破れなく巻芯からガラスチョップドストランドマットを引き出すことができた
△ :引き出し時にガラスチョップドストランドマットの一部が破れたが、品質上問題無し
× :引き出し時に全幅に亘りガラスチョップドストランドマットが破れ、品質上問題あり
◎ :だぶつき、巻ズレ、しわの発生が無く、巻き付け性が非常に良好
△ :若干のだぶつき、巻ズレ、しわの発生があるものの、品質上問題無し
× :だぶつき、巻ズレ、しわの発生があり、品質上問題あり
本発明の一実施形態に係るガラスチョップドストランドマットMの巻回体Rの製造方法について、上述した製造装置1を用いて説明する。
本発明の一実施形態に係るガラスチョップドストランドマットMの製造方法は、製造装置1によって実現することができる。
72 巻芯
72a 外周面
75 凸部
76 凹部
A 凹凸領域
S ガラスチョップドストランド
M ガラスチョップドストランドマット
M1 先端部
R 巻回体
Claims (9)
- ガラスチョップドストランドを含む帯状のガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法であって、
前記ガラスチョップドストランドマットの先端部の少なくとも一部を巻芯の外周面に沿って接触させて前記巻芯を回転させることで、前記ガラスチョップドストランドマットをロール状に巻き取り巻回体を形成する工程を備え、
前記巻芯の外周面には凹凸領域が形成され、前記凹凸領域の凸部は粘着性を有し、前記凹部は粘着性を有さない、
ことを特徴とするガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法。 - 前記凸部は、前記巻芯の外周面に前記樹脂を線状または点状に塗布することで形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載のガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法。 - 前記樹脂は、ホットメルト樹脂である、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法。 - 前記ホットメルト樹脂を塗工して重ねた試験基材は、JIS P 8147(2010年)の傾斜法に準拠して測定された滑り傾斜角が40度以上である、
ことを特徴とする請求項3に記載のガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法。 - 前記巻芯の外周面は、
前記ガラスチョップドストランドマットとの間における、JIS K 7125(1999年)に規定された動摩擦係数が、0.15〜0.35である非粘着面を有する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載のガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法。 - 前記ガラスチョップドストランドマットの目付は、60g/m2〜150g/m2である、
ことを特徴する請求項1〜請求項5の何れか一項に記載のガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法。 - 前記ガラスチョップドストランドマットの巻き取る際の巻き付け速度は、40m/分〜100m/分である、
ことを特徴とする請求項1〜請求項6の何れか一項に記載のガラスチョップドストランドマットの巻回体の形成方法。 - 巻芯と、前記巻芯に巻回されたロール状のガラスチョップドストランドとを有するガラスチョップドストランドマットの巻回体であって、
前記巻芯の外周面には凹凸領域が形成され、前記凹凸領域の凸部は粘着性を有し、前記凹部は粘着性を有さない、
ことを特徴とするガラスチョップドストランドマットの巻回体。 - 前記凸部は、線状または点状に形成された樹脂である、
ことを特徴とする請求項8に記載のガラスチョップドストランドマットの巻回体。
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