JP4958063B2 - ガラスロービング回巻体巻き取り装置及びガラスロービング回巻体の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）もしくはその成形材料を製造する際に使用するガラスロービング回巻体の成形方法と、そのガラスロービング回巻体の巻き取りを行う際に使用するガラスロービング回巻体巻き取り装置に関する。

ガラスロービング回巻体は、一般に、直径数μｍから数十μｍを有するガラスフィラメントを耐熱金属製のブッシングから紡出し、各種集束剤をその表面に塗布して数十から数千本を束ねたストランドをなし、これを紙管に巻き取ってケーキ（粗糸巻きとも呼称する）とし、次いで乾燥後の複数のケーキから複数本のストランドを解舒して綾を掛けながら引き揃え、ワインダーを有する巻き取り装置を使用して巻き取って回巻体（ロール、あるいは巻回体とも呼称する）形状となるように製造されている。

このように製造された合糸であるガラスロービングは、例えばＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ＴＭＣ（Ｔｈｉｃｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）スプレーアップ（Ｓｐｒａｙ−Ｕｐ）法、フィラメントワインディング（ＦＷ）法、引き抜き法等の各種成形方法に使用され、優れた品位を有するＦＲＰ成形体の成形に寄与している。

ところで、乾燥後の複数のケーキから複数本のストランドを解舒して綾を掛けながら引き揃え、巻き取り装置のワインダーに巻き取る操作で製造されるガラスロービング回巻体については、特許文献１に開示があるように、複数のケーキから引き出された複数のストランドを合糸することで製造される。この工程で綾を掛けながら合糸が行われる際に、ストランドのそれぞれのガラス糸（フィラメント）の長さの違いによって、ストランドが巻き取られた直後のロービング回巻体の表面でロービング表面層から飛び出した形状を呈する緩み部分（あるいは弛み部分）が形成され易い。このストランドの緩み部分のことをループと呼んでいる。

ループは、ストランドの繊径が太く、多数のガラス繊維が束ねられている方が発生し易い。回転動作途中でループが発生した場合には、巻き取り動作の途中で回巻体が回転しているため、ループは遠心力によって回転軸から外周方向へと向かう力を受けた形状のまま回巻体周囲を回転することになる。そして、糸長差の大きさ、すなわち形成されたループの大きさにもよるが、回転動作の途中で寸法の大きなループが形成されると、ストランドがガラスロービング回巻体に巻き取られる際に、回巻体の周囲に巻き取られた複数の異なるストランド層間にループの一部が挟まれたままの状態でガラスロービング回巻体が形成されることになる。そしてこのようにループが複数の異なる層間に挟まれたガラスロービング回巻体では、ガラスロービング回巻体からストランドを引き出す操作を行う際にループ箇所でストランドの引っ掛かりが発生して解舒操作を止めてしまい、ストランドの引き出しが阻害されて解舒が円滑に行えないという問題がある。あるいは、ループが発生した状態のガラスロービング回巻体がフィラメントワインディング法に適用された場合に、ループが発生して巻き込まれた箇所で樹脂複合体の成形体の均質度が低下することによって、成形体の機械的強度が低下する原因となる場合もある。

このため、回巻体製造時に回巻体に生じるループの発生頻度を低減する発明がこれまで行われてきた。例えば特許文献２では、過剰の集束剤でスクイズすることによってガラス繊維束内の結合を強固にし繊維束同志の密着性はそれより緩い結合とすることで、ループの形成を阻止するという発明が開示されている。
特開平７−２２８４２２号公報 特開平２−４４０４２号公報

しかしながら、これまで行われてきた発明だけでは十分なものではない。特許文献２に記載があるように、過剰の集束剤を使用すると、それだけ集束剤の塗布に要する管理業務が増加し、多大な労力を要する上に、コストアップにもなる。そのため、本発明者はガラスロービングの使用上、あるいはガラスロービングを使用したＦＲＰ等の成形体を利用する場合の成形体強度の低下を防止するという観点から研究を重ねてきた。そして本発明は、ガラスロービング回巻体の欠陥であるループの発生による引き出し作業の効率低下を抑止し、ガラスロービングを使用することで形成される各種の複合材料成形体の強度の低下を招かないガラスロービング巻き取り装置とその装置を使用するガラスロービング回巻体の成形方法の提供を課題とする。

本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置は、ガラス繊維束をワインダーに巻き取り、ガラス繊維束の回巻体を成形するガラスロービング回巻体巻き取り装置であって、前記ガラス繊維束の巻き取り動作中にガラス繊維回巻体の表面に発生するガラス繊維束ループを回転中心の方向に押圧動作をするガラス繊維束抑え機構が配設されており、前記ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部は略矩形の断面を有する板状であり、前記ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部の材質は耐摩耗性弾性体、硬質ゴム、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥ、ＡＳ、ＰＭＡ、ＰＭＭＡ、ＥＶＡ、ＰＣ、ＰＶＣ、ＰＡ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＤＡＰ、ＰＶＢ、ＰＶＦ、ＰＯＭ、ＡＡＳ、ＡＣＳ、ＴＰＸ、ＰＰＯ、ＰＰＳ、ＢＳ、ＰＡＢＭ、ＳＩ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＭＢＳ、ＰＡＩ、ＰＡＲ、ＰＡＳＦ、ＢＲ、ＰＥＳＦ、ＰＥＥＫ、及びＦＲＰの１種から構成されてなることを特徴とする。

ここで、ガラス繊維束をワインダーに巻き取り、ガラス繊維束の回巻体を成形するガラスロービング回巻体巻き取り装置であって、前記ガラス繊維束の巻き取り動作中にガラス繊維回巻体の表面に発生するガラス繊維束ループを回転中心の方向に押圧動作をするガラス繊維束抑え機構が配設されているとは、ストランド束を回転動作させることによって回転軸であるワインダーの周囲に巻き取り、ガラスロービング回巻体を製造する巻き取り装置について、巻き取り動作時にそれぞれのガラス繊維長の違いに起因して発生するガラス繊維束ループ（緩み部とも呼称する）をガラスロービング回巻体の回転軸の方向、すなわちワインダーの方向へと押圧するガラス繊維束を抑える機構を有するガラスロービング回巻体の巻き取り装置であることを意味している。

ガラスロービング回巻体の巻き取り装置については、構造や機構がどのような形式のものであってもよいが、ガラス繊維束を効率良くロービング回巻体として巻き取る機能を有するものであって、さらに必要に応じて回転軸であるワインダーの回転速度やロービングの設置動作や離脱動作そのものを自動化することができるものであるならば、高い生産性を実現できるので好ましい。

よって本発明は主として一度ケーキを成形した後にロービング回巻体を得る間接法によるロービング回巻体の巻き取り装置を対象としたものであるが、必要に応じてブッシングからケーキを形成せずにダイレクトにロービング回巻体を形成する直接法によるロービング回巻体巻き取り装置に適用することもできる。すなわちターレット式ワインダーを有するロービング回巻体巻き取り装置に使用することを妨げるものではない。

巻き取り動作中に発生するガラス繊維束ループをガラス繊維回巻体の回転軸方向へと押圧動作するガラス繊維束抑え機構については、ガラス繊維束の表面に傷、クラック等の損傷を与えることなく、適切な応力を持ってガラス繊維回巻体の回転軸方向へと押圧力を印加することができれば、どのような機構であってもよい。但しガラス繊維束にダメージを与えることがなくても、ガラス繊維表面の集束剤の塗布状態に悪影響を及ぼすものも好ましくはない。集束剤の塗布状態の均質性が損なわれると、ループに起因する強度が改善されても集束剤に起因する強度低下に繋がるためである。このような悪影響を排除、あるいは抑制することが可能となるガラス繊維束抑え機構であればよい。

ガラス繊維束ループをガラス繊維回巻体の回転中心の方向に押圧動作するガラス繊維束抑え機構は、抑えヘッド部、駆動部及び固定部よりなるものであって、抑えヘッド部は、直接ガラス繊維束ループと接触する部位である。また駆動部は、抑えヘッド部に所定範囲の押圧力を印加する力を発生させる部位で、固定部は抑えヘッド部をガラス繊維束巻き取り装置に固定する部位である。

抑えヘッド部は、上記のようにガラス繊維束を直接押圧するため、抑えヘッド部を直接ガラス繊維束に接触させるような使用方法の場合には、回転動作中に絶えずガラス繊維束表面から摩擦力を受けることとなる。このため抑えヘッド部を構成する材料は、両者の摩擦に起因するガラス繊維束表面の損傷を誘発しない、あるいは誘発しにくいものにより構成されるのが好ましい。このような観点から、耐摩耗性弾性体、あるいは硬質ゴム、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＡＳ（ＡＳ樹脂）、ＰＭＡ（メタクリル樹脂）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＶＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＤＡＰ（ジアリルフタレート樹脂）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＰＶＦ（ポリビニルホルマール）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＡＡＳ（ＡＡＳ樹脂）、ＡＣＳ（ＡＣＳ樹脂）、ＴＰＸ（ポリメチルペンテン）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＢＳ（ブタジエンスチレン樹脂）、ＰＡＢＭ（ポリアミノビスマレイミド）、ＳＩ（ケイ素樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリ４フッ化エチレン）、ＦＥＰ（ポリフッ化エチレンプロピレン）、ＰＦＡ（ペルフロロアルコキシフッ化プラスチック）、ＭＢＳ（ＭＢＳ樹脂）、ＰＡＩ（ポリイミド）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ＰＡＳＦ（ポリアリルスルフォン）、ＢＲ（ポリブタジエン）、ＰＥＳＦ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等のプラスチック、あるいはＦＲＰによって構成されるのが好ましい。具体的に例示すれば、シリコンゴム、ガラス繊維やカーボンファイバ等が使用された樹脂複合材料等が好適である。

また抑えヘッド部が直接ガラス繊維束に接触しないような構成を採用する場合、例えば抑えヘッド部から押圧力を有する流体を所定速度で噴出させつつガラス繊維束ループをガラス繊維回巻体の回転中心の方向に押圧する場合には、ヘッド部の材質は特に限定されない。ただし、流体として反応性の気体や液体を使用するのであれば、そのような気体や液体と接触することによって経時的に劣化することがないような材料を選択することが好ましい。気体としては、例えば空気、へリウム、アルゴン、あるいは窒素などが好ましい。また液体としては、集束剤含有水溶液、耐電防止剤含有水溶液等を必要に応じ使用することができる。

また抑えヘッド部が直接ガラス繊維束に接触しないような他の構成としては、例えば抑えヘッド部に微細な孔を穿ち、その孔から連続的に潤滑剤を流出させるか、あるいは多孔性の材料で構成されたものとして潤滑剤が含浸されたものとすることも可能である。潤滑剤としては水や集束剤等を適宜選択することができる。ただし、上述の液体を選択した場合は、水分が成形体の特性を阻害しないために、乾燥などの後処理により水分率を適正範囲内に補正する措置が必要となる。

抑えヘッド部の形状についても、効率的な押圧力がガラス繊維束ループに印加されるものであれば特に限定されない。例えば略矩形状の断面を有するスキージー（ｓｑｕｅｅｇｅｅ）のような形状であってもよい。前記したような流体を噴出させる場合には、先端に複数の微小径を有するノズルを有するガラスフィラメントの成形に使用するブッシング（ｂｕｓｈｉｎｇ）のミニチュアのような類似形状であってもよく、複数のノズルはなくとも１本のノズルがガラス繊維束の巻き取り位置に応じてガラス繊維回巻体の回転軸に平行な方向に随時移動しつつ押圧力を印加し続けることができるものであれば好ましい。

ガラス繊維束抑え機構の駆動部は、抑えヘッド部に所定の動作をさせるものであればどのような駆動源により動作するものであってもよい。例えば駆動部は電気力、流体（エアー、油）圧力、重力等によってヘッド部に所定の動作をさせることができる。

また固定部は、駆動部とヘッド部とをガラスロービング回巻体巻き取り装置に固定する部位で、固定方法は公知の手段を使用することができる。溶接、ボルト止め、鋲止め、接着、圧着、螺旋止め、冠着、封着、嵌着、捲着、挟着、あるいは挿着などの固着方法を適宜使用してガラスロービング回巻体巻き取り装置の所定箇所に固定することができる。また用途によっては、固定箇所への固定部位について、所定方法で着脱自在な構造を採用しても支障はない。

また本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置は、上述に加えガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部がガラス繊維回巻体の巻き径に応じて可動するものであれば、ガラス繊維束ループの発生数や発生箇所によらず、抑えヘッド部が確実にガラスロービング回巻体の回転中心の方向に押圧力を印加するように動作できるため好ましい。

ここで、ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部がガラス繊維回巻体の巻き径に応じて可動するとは、ガラスロービング回巻体の巻き取り量に応じて、ガラス繊維束回巻体の巻き動作時に変動していく回巻体の巻き直径の変化につれて、抑えヘッド部の位置が動く状態にあり、その状態に応じて動作することを表している。

また本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置は、上述に加えガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部の動作がワインダーの巻き取り動作の開始及び巻き取り動作の終了に連動して始動及び停止するものであるならば、抑えヘッド部の動作がガラスロービング回巻体のワインダーからの取り外し操作等を妨げることなく効率的な動作を実現することができる。

ここで、ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部の動作がワインダーの巻き取り動作の開始及び巻き取り動作の終了に連動して始動及び停止するものとは、ワインダーの回転動作とメカニカルに連動させるか、あるいは回転動作を検知することによって、ワインダーの回転が始まる時点で抑えヘッドの抑え動作を始めるものであり、ワインダーの回転が終了する時点でヘッドの抑え動作を終了するものであるということを表している。

ワインダーの回転動作と連動させる方法としては、機械的な機構により連動動作を実現することができ、回転動作の検知手段としては、光学的に回転速度を検知するセンサーによって実現するものであってもよく、回転軸の駆動速度を検知する機構は、電気的な検知システムによるものであってもよい。

また本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置は、上述に加えガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部は、その動作を手動動作又は自動動作の何れかに切り替え可能になっており、自動動作では、抑えヘッド部の抑えヘッド押圧力、抑えヘッド位置、駆動時間を設定することで抑えヘッド部の動作を自動調整するものであれば、同じ寸法のガラスロービング回巻体を同じ番手のストランドで成形する、いわゆる同仕様のガラスロービング回巻体を多数連続成形するのに好都合であって、さらに手動動作をも備えていることによって自動動作だけでは対応できない条件にも適宜対応できるので好ましい。

ここで、ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部は、その動作を手動動作又は自動動作の何れかに切り替え可能になっており、自動動作では、抑えヘッド部の抑えヘッド押圧力、抑えヘッド位置、駆動時間を設定することで抑えヘッド部の動作を自動調整するものであるとは、抑えヘッド部の動作形態が２種類あり、一方が自動動作で、少なくとも抑えヘッド押圧力、抑えヘッド位置、及び駆動時間の３点についての制御によって繰り返し動作ができるものであって、他方の手動動作については自動調整の制御とは異なり、人力によって適切な抑え力を付与することが可能で、両方の動作形態を切り替えることが可能になっているものである。

またガラス繊維束抑え機構を制御動作させる制御部では、必要に応じて上記の自動動作部のプログラミング機能に手動動作の動作条件を学習させる機能を付与することが可能であり、手動動作の熟練経験者のループ抑え技法を自動学習させてプログラムとして記録させ、反復動作が可能となるようにプログラムを動作させることができる。また複数回の熟練者の動作と、そのそれぞれのガラスロービング回巻体の出来具合とをそのプログラムに学習させ、反映させて抑えヘッド部の動作条件をより好ましい条件へと向上させることもできる。

また本発明ではガラス繊維束抑え機構は、他の機構との併用を妨げるものではなく、ループそのものの発生を低減する機構や仕組み、方法等との併用が可能であって、より高い品位を実現することが可能となるものである。

本発明のガラスロービング回巻体の成形方法は、上記の何れかに記載のガラスロービング回巻体巻き取り装置を使用してガラスロービング回巻体を成形することを特徴とする。

ここで、上記の何れかに記載のガラスロービング回巻体巻き取り装置を使用してガラスロービング回巻体を成形するとは、ガラス繊維束を回転軸であるワインダーにガラス繊維回巻体として巻き取り、ガラス繊維束の回巻体を成形するガラスロービング回巻体巻き取り装置で、前記ガラス繊維束の巻き取り動作中にガラス繊維回巻体の表面に発生するガラス繊維束ループを前記回転軸の中心方向に押圧動作をするガラス繊維束抑え機構が配設されているガラスロービング回巻体巻き取り装置を使用してガラスロービング回巻体の成形を行うことを意味している。

本発明のガラスロービング回巻体の成形方法を適用するガラス繊維は、どのような材質であってもよい。すなわち、Ｅガラス（無アルカリガラス組成）、ＡＲガラス（耐アルカリ性ガラス組成）、Ｃガラス（耐酸性のアルカリ石灰含有ガラス組成）、Ｄガラス（低誘電率を実現する組成）、Ｓガラス（高強度、高弾性率を実現する組成）、Ｔガラス（高強度、高弾性率を実現する組成）そしてＨガラス（高誘電率を実現する組成）を使用することができる。

また本発明のガラスロービング回巻体の成形方法を適用するガラス繊維は、ストランドを構成するモノフィラメントの繊維径や繊維断面形状について特に限定されることはない。すなわち直径数μｍから数十μｍまでのモノフィラメントのガラス繊維を使用することができ、さらに断面形状についても真円、略楕円、扁平円、中空円、あるいは略矩形などを適宜採用することが可能である。

また本発明のガラスロービング回巻体の成形方法に適用されるガラス繊維に使用される表面被覆剤としては、種々のものを採用することができる。すなわちその表面に各種の有機薬剤が塗布されていてもよい。このような有機薬剤として具体的には、集束剤、帯電防止剤、界面活性剤、重合開始剤、重合抑制剤、酸化防止剤、被膜形成剤、カップリング剤あるいは潤滑剤があり、ガラス繊維の表面に被覆したものであってもよく、必要に応じて減水剤、流動化剤、増粘剤、防水剤、防錆剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、スラグ、フライアッシュ、シリカヒューム、着色剤あるいは急結剤が有機薬剤中に混入していてもよい。

また本発明のガラスロービング回巻体の成形方法は、ガラスロービング回巻体の仕様を限定するものではない。すなわちガラスロービング回巻体の巻量（質量）、巻径（直径）あるいは番手（Ｔｅｘ：ｇ／１０００ｍ）に依存するものではなく、またケーキ内のストランド数（分繊数）にも影響されないものである。ただし、番手、分繊数が大きい程、ガラス繊維束ループの引っ掛かりは発生し易くなるため、番手、分繊数が大きい程その効果は顕著となる。

本発明のガラスロービング回巻体の成形方法で作製されたガラスロービング回巻体は、具体的に次の様な用途で使用することができる。それは例えば電子機器関連用途では、電子機器ハウジング材、ギアテープリール、各種収納ケース、光部品用パッケージ、電子部品用パッケージ、スイッチボックス、絶縁支持体などがあり、車載関連用途では、車体屋根材（ルーフ材）、窓枠材、車体フロント、カーボディ、ランプハウス、エアスポイラー、フェンダーグリル、タンクトロリー、ベンチレーター、水タンク、汚物タンク、座席、ノーズコーン、フェンダーグリル、カーテン、フィルター、エアコンダクト、マフラーフィルター、ダッシュパネル、ファンブレード、ラジエータータイヤ、タイミングベルトなどがあり、航空機関連用途ではエンジンカバー、エアダクト、シートフレーム、コンテナ、カーテン、内装材、サービストレイ、タイヤ、防振材、タイミングベルトなどがあり、造船、陸運海運関連用途ではモーターボート、ヨット、漁船、ドーム、ブイ、海上コンテナ、フローター、タンク、信号機、道路標識、カーブミラー、コンテナ、パレット、ガードレール、照明灯カバー、火花保護シートなどがあり、農業関連用途ではビニールハウス、サイロタンク、スプレーノズル、支柱、ライニング、土壌改良剤などがあり、建設・土木・建材関連ではバスタブ、バストイレユニット、便槽、浄化槽、水タンク、内装パネル、カプセル、バルブ、ノブ、壁補強材、プレキャストコンクリートボード、平板、波板、テント、シャッター、外装パネル、サッシ、配管パイプ、貯水池、プール、道路、構造物側壁、コンクリート型枠、ターポリン、防水ライニング、養生シート、防虫網などがあり、工業施設関連用途では、バグフィルター、下水道パイプ、浄水関連装置、防振コンクリート補強材（ＧＲＣ）、貯水槽、ベルト、薬品槽、反応槽、容器、ファン、ダクト、耐蝕ライニング、バルブ、冷蔵庫、トレー、冷凍庫、トラフ、機器部品、電動機カバー、絶縁ワイヤ、変圧器絶縁、ケーブルコード、作業服、カーテン、蒸発パネル、機器ハウジングなどがあり、レジャースポーツ関連用途では、釣竿、スキー、アーチェリー、ゴルフクラブ、プール、カヌー、サーフボード、カメラ筐体、ヘルメット、衝撃保護防具、植木鉢、表示ボードなどがあり、日用品関連用途では、テーブル、椅子、ベッド、ベンチ、マネキン、ゴミ箱、携帯端末保護材などがある。

（１）以上のように、本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置は、ガラス繊維束をワインダーに巻き取り、ガラス繊維束の回巻体を成形するガラスロービング回巻体巻き取り装置であって、前記ガラス繊維束の巻き取り動作中にガラス繊維回巻体の表面に発生するガラス繊維束ループを回転中心の方向に押圧動作をするガラス繊維束抑え機構が配設されているため、ガラス繊維束ループが引き出し時に引っ掛かりの原因となることがないように巻き取られたガラスロービング回巻体とすることができるものである。

（２）また本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置は、ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部がガラス繊維回巻体の巻き径に応じて可動するものであれば、抑えヘッド部が巻き径によらず適切な応力を印加することによって、巻き始め近傍箇所であろうと巻き終わり近傍箇所であろうと同じ効果を奏することができるものである。

（３）さらに本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置は、ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部の動作がワインダーの巻き取り動作の開始及び巻き取り動作の終了に連動して始動及び停止するものであるならば、ヘッド部の動作が巻き取り工程の他機構が作用する諸動作の妨げになることなくスムーズに働くため、巻き取り工程の効率を向上させることができる。

（４）また本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置は、ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部は、その動作を手動動作又は自動動作の何れかに切り替え可能になっており、自動動作では、抑えヘッド部の抑えヘッド押圧力、抑えヘッド位置、駆動時間を設定することで抑えヘッド部の動作を自動調整するものであれば、種々の形態、仕様のガラスロービング回巻体の成形を連続的に複数回繰り返す場合であっても容易に対応することができ、ガラスロービング回巻体の仕様の切り替え時にもヘッド部の動作の切り替えがスピーディーにできるので好ましい。

（５）本発明のガラスロービング回巻体の成形方法は、上記のガラスロービング回巻体巻き取り装置を使用してガラス繊維束の回巻体を成形するものであるため、多様な用途に使用されるガラスロービング回巻体に適用し、用途を問わず利用することのできるガラスロービング回巻体を成形することができる。

以下に本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置と巻き取り装置を使用するガラスロービング回巻体の成形方法について、実施例に基づいて具体的に説明する。

図１に本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置の斜視説明図を、さらに図２に巻き取り時の断面図を、図３に図２の要部拡大図を示す。また従来のガラスロービング回巻体巻き取り装置を図５に示す。

図１のガラスロービング回巻体の巻き取り装置１０は、本発明の試作段階で製作されたものの１つで、図５に示す従来のガラスロービング回巻体巻き取り装置で問題とされていたループＬの巻き込みを防止するものである。この問題は、図５に示したように巻き取り動作時に回巻体の表面に対して直立したように膨らんだ状態となって発生していたループＬが、ガラスストランドＦを巻き取る際に回巻体の異なる巻き径の箇所に巻き込まれた状態となることである。

図１のガラスロービング回巻体の巻き取り装置１０は、このようなループＬが形成されても、そのループＬが膨らんだままガラスロービング回巻体３０に巻き取られるのを防ぐものである。膨らんだままガラスロービング回巻体３０に巻き取られてしまうと、解除操作を行う際等に解除が妨げられることになるためである。図１のガラスロービング回巻体３０の巻き取り装置１０は、回転速度を自在にプログラム制御で調整することのできるモーターを駆動源として回転する直径８０ｍｍの回転軸として動作するワインダー２０が１本配設されており、この回転軸であるワインダー２０でロービング回巻体３０の巻き取り操作ができる構成となっている。

この装置１０にはロービング回巻体３０へのガラスストランドＦの巻き取り動作時にガラスロービング回巻体３０の巻き径の大きさに応じて可動しつつガラスロービング回巻体３０の表面に発生したストランドＦを構成するそれぞれの長さの違いに起因するループＬを回転軸であるワインダー２０の方向へと押圧し続けるシリコンゴム製の抑えヘッド４０ａを有するガラス繊維束抑え部４０を備えている。

このガラス繊維束抑え部４０は、固定部４０ｂでガラスロービング巻き取り装置１０に固定されているが、ガラスロービング回巻体３０の巻き径を赤外線センサー（図示省略）によって回転動作時に連続的に走査しつつその大きさを測定し、その巻き径が大きくなるにつれてガラス繊維束抑え部４０の位置を連続的に移動させることができるようにギヤ制御されている。またシリコンゴム製のガラス繊維束抑えヘッド４０ａは、図３に示すようにガラス繊維束抑え部４０を構成するアクリル製の補強部４０ｃに螺子止めされており、老朽化や損傷等に伴って取り外し可能な構成となっている。

なおこのガラス繊維束抑え部４０よりなる抑え機構は、駆動部５０にある切り替え装置（図示省略）を使用することによって必要時に自動押圧動作から手動動作へと切り替えることが可能となっている。このためイレギュラーな寸法のロービング回巻体を成形する場合などであっても容易に対応することができる。

次にこのようなガラスロービング回巻体巻き取り装置１０を使用してガラスストランドＦの巻き取り操作行い、ガラスロービング回巻体３０を成形する方法について説明する。

Ｅガラスの組成となるように予め調整した複数のガラス原料を加熱して得られた均質な熔融ガラスを白金製ブッシングから連続的に引き出して紡糸し、集束剤をアプリケーターによって塗布した後に紙管に巻き取る。こうして得られた複数のケーキから複数本のストランドＦを解舒して綾を掛けながら引き揃え、本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置１０へと導く。

ガラスロービング回巻体巻き取り装置１０では、駆動部５０の動作によりワインダー２０が回転し始め、このワインダー２０の回転動作に機械的に連動し、予めプログラミングされたヘッド押圧力、抑えヘッド開始位置、駆動時間などの条件に従ってガラス繊維束抑え部４０のヘッド部４０ａの位置が開始位置へと移動する。その後ガラスロービング回巻体３０の回転方向Ｒに従いガラスストランドＦは巻き取られてゆく。そしてこの動作に応じて抑え部４０に配設されたヘッド部４０ａは、図３に示すようにガラスロービング回巻体３０のガラス繊維束Ｆの表面に形成されるループＬを抑える様に押圧力をループＬに印加するように動作する。そしてガラスロービング回巻体３０の巻き径の増加につれ、回転軸であるワインダー２０から遠ざかる方向Ｋへと位置を変えながらに所定圧を印加し続けることになる。

このような成形条件によってガラスロービング回巻体３０を作成することで、ガラスロービング回巻体３０の表面で大きな寸法を有するループＬが形成されても、ループＬが広がった状態のまま巻き取られないため、ガラスロービング回巻体３０の異なる巻き径に相当する繊維束の層の間にループＬが巻き込まれることが無くなり、ループＬは成形されたガラスロービング回巻体３０からのストランドの解舒操作時に回巻体の異なる巻き径位置にある異層に挟まった状態にある部分が解除されずに引っかかりの原因となって解除操作の妨げになることが無くなる。またこのようにして形成されたガラスロービング回巻体３０を使用し、ＦＷ成形法でポリオレフィン系の樹脂を含浸させたＦＲＰを形成すると強度のばらつきのない高品位の成形体を得ることができる。

次いで、本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置１０の性能を評価するために、直径１３μｍのＥガラスよりなるガラスフィラメントに集束剤を塗布し、２００本のガラスフィラメントを束ねて１本のストランドＦとし、紙管に巻き取ってケーキとした。このケーキを乾燥した後に、複数個のケーキからガラスストランドを解除しつつ複数本を引き揃えて４８００ｔｅｘとし、図１と同様の構成を有するガラスロービング回巻体巻き取り装置１０へと導いた。その結果得られたガラスロービング回巻体３０から解除操作を行ったところ、ループＬに起因する引っ掛かりは発生しなかった。一方、同条件のガラス繊維を使用し、従来の装置で作成したガラスロービング回巻体からも解除操作を行ったところ、１体の回巻体を解除する途中で３回の引っ掛かりが発生し、作業性に劣るものであった。

以上のように本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置を使用することによって、ストランドを構成するフィラメントの長さの違いによってロービング回巻体の表面層から飛び出したループが発生しても回巻体にストランドが巻き取られる際に複数の異なる巻き径の層間に挟まれた状態となりにくく、ストランドの引き出しが阻害される、あるいはガラスロービングがフィラメントワインディング法に適用された場合、この方法で形成された樹脂複合体の成形体の均質度を低下させる原因となりにくい性能を有するガラスロービングを成形することができることが明瞭となった。

本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置とこの装置を利用するガラスロービング回巻体の成形方法は、ガラス繊維に限定されるものではなく、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の各種繊維状形態の商品の回巻体巻き取り成形装置に応用することが可能であって、他産業でも広く利用することが可能なものである。

本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置の斜視説明図。 本発明のガラスロービング回巻体巻き取り装置の断面図。 図２の回巻体３０の表面近傍についての断面要部の拡大説明図。 従来のガラスロービング回巻体巻き取り装置の断面図。

符号の説明

１０ ガラスロービング回巻体巻き取り装置
２０ ワインダー
３０ ロービング回巻体
４０ ガラス繊維束抑え機構
４０ａ 抑えヘッド部
４０ｂ 固定部
４０ｃ 補強部
５０ 駆動部
Ｆ ガラス繊維束（ストランド）
Ｌ ループ
Ｋ ヘッド部の動作方向
Ｒ ガラスロービングの回転方向

Claims (5)

1. ガラス繊維束をワインダーに巻き取り、ガラス繊維束の回巻体を成形するガラスロービング回巻体巻き取り装置であって、
   前記ガラス繊維束の巻き取り動作中にガラス繊維回巻体の表面に発生するガラス繊維束ループを回転中心の方向に押圧動作をするガラス繊維束抑え機構が配設されており、前記ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部は略矩形の断面を有する板状であり、前記ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部の材質は耐摩耗性弾性体、硬質ゴム、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥ、ＡＳ、ＰＭＡ、ＰＭＭＡ、ＥＶＡ、ＰＣ、ＰＶＣ、ＰＡ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＤＡＰ、ＰＶＢ、ＰＶＦ、ＰＯＭ、ＡＡＳ、ＡＣＳ、ＴＰＸ、ＰＰＯ、ＰＰＳ、ＢＳ、ＰＡＢＭ、ＳＩ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＭＢＳ、ＰＡＩ、ＰＡＲ、ＰＡＳＦ、ＢＲ、ＰＥＳＦ、ＰＥＥＫ、及びＦＲＰの１種から構成されてなることを特徴とするガラスロービング回巻体巻き取り装置。
2. ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部がガラス繊維回巻体の巻き径に応じて可動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回巻体巻き取り装置。
3. ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部の動作がワインダーの巻き取り動作の開始及び巻き取り動作の終了に連動して始動及び停止するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラスロービング回巻体巻き取り装置。
4. ガラス繊維束抑え機構の抑えヘッド部は、その動作を手動動作又は自動動作の何れかに切り替え可能になっており、自動動作では、抑えヘッド部の抑えヘッド押圧力、抑えヘッド位置、駆動時間を設定することで抑えヘッド部の動作を自動調整するものであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のガラスロービング回巻体巻き取り装置。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載のガラスロービング回巻体巻き取り装置を使用してガラス繊維束の回巻体を成形することを特徴とするガラスロービング回巻体の成形方法。