JP4102961B2

JP4102961B2 - Method for producing FRP molded body using glass roving

Info

Publication number: JP4102961B2
Application number: JP2000249647A
Authority: JP
Inventors: 武史阪口
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2020-08-21
Also published as: JP2002069770A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
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を用いたＦＲＰ成形体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ガラスロービングは、以下の方法で作製される。
【０００３】
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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を用いたＦＲＰ成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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。
【００１１】
すなわち、本発明に使用するガラスロービングは、複数本のストランドを引き揃えることによって得られるガラスロービングであって、紡糸したガラスフィラメントを、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、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％以下であるガラスロービングを作製し、該ガラスロービングの切断物をＳＭＣコンパウンドに混入してＳＭＣシートを作製した後、プレス成形することを特徴とする
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のガラスロービングの製造方法は、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、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９０〜１１０％の整数倍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。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明のガラスロービングの製造方法を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（実施例）
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
【表１】

【００２５】
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。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のガラスロービングの製造方法は、紡糸したガラスフィラメントを、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、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、全ストランドの本数に対し、５０％以下とするものであるため、このガラスロービングの製造方法による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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】従来のギャザリングシュウを示す斜視図である。
【図４】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。
【図５】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[0001]
[Industrial application fields]
The present invention, fiber reinforced plastic (hereinafter, referred to as FRP) a method of manufacturing a FRP molded body using a glass roving used to reinforce materials such.
[0002]
[Prior art]
Usually, glass roving is produced by the following method.
[0003]
First, a sizing agent is applied to the surface of hundreds to thousands of glass filaments drawn from a number of nozzles formed on a platinum plate called a bushing, and these glass filaments are then collected by a sizing machine called a gathering shoe. A strand is produced by converging into one or splitting into a plurality of yarns and then converging, and a winding cake is produced on a paper tube attached to a winder while traversing the strand by a traverse. Next, a plurality of cakes are unwound by a roving winder, and rolled up again while being aligned (rewinding) to produce a glass roving.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Normally, when a large number of glass filaments drawn out from a bushing nozzle are normally split using a gathering shoe, they are split so that the number of bundles is almost uniform (± 10%). A method of producing a plurality of strands having a thickness is employed. The thickness of the strand is determined by the diameter and number of glass filaments. In the case of general-purpose glass roving used in molding methods such as sheet molding compound (hereinafter referred to as SMC), spray-up, and preform, glass having a diameter of 10 to 14 μm is used. 50 to 400 filaments are bundled, and a strand having a thickness of 20 to 160 TEX (TEX is a weight g per 1000 m of the strand and is called a count) is used. Therefore, for example, when 800 glass filaments with a diameter of 13.3 μm are divided into four pieces, four strands with a thickness of about 72 TEX are produced by dividing the 800 glass filaments into about 200 pieces each. Then, a method of taking up a single cake while traversing by traverse is adopted.
[0005]
However, in practice, the four strands that have been split and gathered by gathering shoes may be partially joined together and wound into a cake. That is, for example, when a glass filament is split into four strands using a normal gathering shoe 10 having a constant tip width T and comb width C as shown in FIG. Are separated by the comb width C of the gathering shoe 10, but the strands often come into contact with each other when they are traversed by traverse. That is, the traverse is reciprocated in parallel with the winder axis, and is laid across the strands by rotating, but as shown in FIG. 4, the gathering shoe (not shown) is located near the turn in the reciprocating motion of the traverse 11. ), The strands 12 that have been split by the yarn approach closer due to the inclination of the end of the traverse 11 on the paper tube 13, and the strands 12 come into contact with each other and are easily wound up in a coupled state. Since the strands thus combined are two, three, or four strands that have been split, it is an integral multiple of twice, three times, four times the thickness of the regular split strands. It becomes the thickness of.
[0006]
In order to prevent such strands from being bonded to each other, it is considered effective to widen the comb width of the gathering shoe to widen the spacing between the strands. However, if the comb width is widened, the gathering shoe becomes longer and the traverse is reduced. When it is located near the left and right turn in the reciprocating motion, the strand is detached from the traverse and cannot be normally wound and wound.
[0007]
By the way, a glass roving used as a reinforcing material for FRP formed by a method such as SMC, spray-up, or preform is cut into a length of 10 to 50 mm and used as a plurality of cut strands (glass chopped strands). ) Is dispersed or sprayed on a mold or a sheet, but the strands that are thickened by bonding as described above have different scattering and dropping behaviors compared to the strands of normal thickness. Therefore, the thick strand and the normal strand are easily separated at the time of cutting or spraying. As a result, there are a portion where many thick strands are distributed and a portion where many thin strands are distributed. Variations in strength are likely to occur.
[0008]
Especially in the case of SMC molding, when SMC sheet is press-molded, the portion where only thick strands are distributed is excellent in fluidity, and the strand flows easily to the end of the mold, whereas the portion where only thin strands are distributed is strand. Are entangled and entangled with each other to form a spiral lump, which is likely to cause a so-called ink smear.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when used as a reinforcing material for an FRP molded body, there is little variation in strength depending on the part, and FRP molding using glass roving that does not impair the appearance quality. It aims at providing the manufacturing method of a body.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeating various experiments to achieve the above object, the present inventor has obtained the number of strands having a thickness that is an integral multiple (including 1) of a strand when a spun glass filament is normally split. When glass roving restricted to a predetermined amount is used as a reinforcing material, it has been found that an FRP molded body with less variation in strength depending on the part and excellent in appearance quality can be obtained, and the present invention has been proposed.
[0011]
That is, the glass roving used in the present invention is a glass roving obtained by aligning a plurality of strands, and the spun glass filaments are combs having the same tip width (opening width of the groove). width with a gathering oxalic having (width between the deepest portion of the adjacent grooves), was separated yarn so focused number is equalized, when the strands of the same diameter have been plural prepared strands thickness of the number of strands having a thickness 90 to 110% of the integral multiple (including 1 times) is to prepare a 50% der Ru glass roving following total strand number, mixed with cleavage of the glass roving to SMC compounds Then, the SMC sheet is manufactured and then press-molded.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The glass roving manufacturing method of the present invention uses two or more kinds of tip widths (groove opening widths) and the same comb width (width between the deepest portions of adjacent grooves), and the number of converging lines is equal. When a plurality of strands having the same thickness are produced, the number of strands having an integer multiple of 90 to 110% of the strand is 50% or less of the total number of strands (preferably , but it is an 40% or less), to produce a glass roving having such a strand configuration may be devised in the form of a gathering shoe. That is, when the shape of the gathering shoe has two or more kinds of tip widths (groove opening widths) and the same comb width (width between the deepest portions of adjacent grooves), the strand thickness is properly divided. Strands scattered in a wide range can be easily produced without being unevenly distributed in a thickness that is an integral multiple of the strands in the case of yarns.
[0014]
【Example】
Hereinafter, the manufacturing method of the glass roving of this invention is demonstrated in detail based on an Example.
[0015]
(Example)
First, after spinning 1200 glass filaments having a diameter of 13.3 μm, a sizing agent (16.0% by mass of a vinyl acetate emulsion having a solid content of 50% by mass, 0.4% by mass of a methacrylic silane coupling agent, 1 wt% of the system lubricant and 83.3 wt% of ion-exchanged water) so that the adhesion amount is 1.0 wt%, and the thickness of the strand is increased by using the gathering shoe 14 of FIG. The yarns were split so as to be random and then bundled into 6 strands. Each strand was wound on a cake and dried at 130 ° C. for 10 hours. The tip width of the gathering shoe 14 is T1 = 18 mm, T2 = 38 mm, T3 = 10 mm, T4 = 26 mm, T5 = 20 mm, T6 = 32 mm, and the comb width is C = 24 mm.
[0016]
Eleven cakes thus obtained were prepared, the strands were unwound and drawn from these cakes, and rewinded with a roving winder to obtain glass roving.
[0017]
In order to measure the strand thickness of the glass roving, several portions of the glass roving were cut into a length of 100 cm, and the respective strand weights (TEX) were measured. The result is shown in FIG. As apparent from FIG. 2, the thickness of the strands constituting the glass roving varies as a whole, and is a thickness that is an integral multiple of 90 to 110% of the strand thickness (72 TEX) in the case of normal splitting. The ratio of the number of strands having a ratio of 28% to the number of all strands was 28%.
[0018]
(Comparative example)
A cake was produced under the same conditions as in the Examples except that only the splitting conditions by gathering Shu were changed. As for the yarn splitting condition, according to a conventional method, using a gathering shoe 10 having a constant tip width (T = 24 mm) and comb width (C = 24 mm) shown in FIG. Produced.
[0019]
Eleven cakes thus obtained were prepared, the strands were unwound and drawn from these cakes, and rewinded with a roving winder to obtain glass roving.
[0020]
In order to measure the strand count of the glass roving, several portions of the glass roving were cut into a length of 100 cm, and the respective strand weights (TEX) were measured. The result is shown in FIG. As is clear from FIG. 5, the strands constituting this glass roving are mostly unevenly distributed in four peaks centered on 72TEX, 144TEX, 216TEX, and 288TEX. The ratio of the number of strands having an integral multiple of 90 to 110% of the thickness was 88% with respect to the number of all strands.
[0021]
Next, the glass rovings of the example and the comparative example were cut into a length of 1 inch (about 25 mm) using a cutting machine, and these were dispersed on the SMC compound. Produced. The composition of the SMC compound was 75 parts of unsaturated polyester resin, 25 parts of low shrinkage agent, 1 part of curing agent, 3 parts of polymerization inhibitor, 5 parts of toner, 5 parts of internal release agent, 120 parts of filler, thickening agent. 1 part of the agent.
[0022]
Thereafter, each SMC sheet was aged at 40 ° C. overnight and then press-molded with a bathtub mold for fluidity test under the conditions of 50% charge rate and mold temperature (upper mold temperature 150 ° C., lower mold temperature 140 ° C.). A bathtub was made. The press molding was performed by using a 500 t press molding machine manufactured by Kawasaki Oil Works Co., Ltd. for 3 minutes at a pressurization speed of 3 seconds.
[0023]
After visually observing the number of black stains on the surface of each bathtub, it was cut, and bent specimens were collected from one bottom part, three side parts, and two edge parts, and their bending strength was based on JIS K6911. Measured. These results are shown in Table 1.
[0024]
[Table 1]

[0025]
As is clear from Table 1, the FRP molded body using the SMC sheet of the example has no black stains observed, and since the standard deviation σ _n-1 of the bending strength of the FRP molded body is small, the variation is small. Quality was stable. On the other hand, the FRP molded body using the SMC sheet of the comparative example had a lot of ink stains and had a large variation in bending strength, and the quality was not stable.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, the glass roving manufacturing method of the present invention is obtained by combining spun glass filaments with two or more types of tip widths (groove opening widths) and the same comb width (width between the deepest portions of adjacent grooves). Using the gathering shoe, the yarns are split so that the number of bundles is even, and a plurality of strands having the same thickness are produced in an integer of 90 to 110% of the strand thickness (including 1). The number of strands having a thickness of 50% or less with respect to the number of all strands is FRP molded products using glass roving as a reinforcing material by this glass roving manufacturing method. It is possible to stabilize the quality of FRP molded products such as bathtubs, small ships, septic tanks, amusement park vehicles, etc., especially by SMC molding method. A remarkable effect can be obtained when producing the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a gathering shoe used in an embodiment.
FIG. 2 is a graph showing the strand thickness of the glass roving in the example.
FIG. 3 is a perspective view showing a conventional gathering shoe.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which a strand is wound on a paper tube.
FIG. 5 is a graph showing the strand thickness of a glass roving of a comparative example.
[Explanation of symbols]
10, 14 Gathering Shu 11 Traverse 12 Strand 13 Paper tube

Claims

A glass roving obtained by aligning a plurality of strands, wherein the spun glass filaments have the same comb width (the width between the deepest portions of adjacent grooves) as two or more tip widths (groove opening widths). ) Is gathered so that the number of bundles is even, and a plurality of strands of the same thickness are produced by an integer multiple of 90 to 110% of the strand thickness (1 times after the number of strands having a thickness of including) it is to prepare a 50% der Ru glass roving following total strand number, to produce a SMC sheet by mixing a cleavage product of the glass roving to SMC compounds, press molding The manufacturing method of the FRP molded object characterized by doing.