JP4978980B2 - アプリケータ用ベルト - Google Patents

Description

本発明は、複数のガラスフィラメント同士を接着・集束させて一本のガラス繊維のストランドを形成するために、前記各ガラスフィラメントにバインダーを塗布するベルト式アプリケータに用いられるベルトに関する。

繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）やプリント基板には、物理的強度を向上させるために、ガラス繊維が混入されている。ガラス繊維を製造する場合、通常、図７に示すように、原料ガラスが溶融されている溶鉱炉(51)から多数のガラスフィラメント(52)が引き出され、これらガラスフィラメント(52)に、後述するアプリケータの回転するベルト(53)によってバインダーが塗布され、該バインダーを介して前記多数のガラスフィラメント(52)同士が接着・集束され、最終的にガラス繊維のストランド(61)が形成される。

そして、前述したバインダーを各ガラスフィラメント(52)に塗布するためのアプリケータとして、図８に示すようなベルト式アプリケータ(54)が知られている。すなわち、該アプリケータ(54)は、バインダー(50)が貯留されたバインダー貯留部(55a)および該貯留部(55a)からオーバーフローしたバインダー(50)が流下する流下部(55b)を有するバインダー槽(55)と、バインダー貯留部(55a)の底部に設けられた流入口(56)と、バインダー槽(55)の流下部(55b)の底部に設けられた流出口(57)と、下部がバインダー貯留部(55a)の液面より下方に位置する駆動ローラ(58)と、駆動ローラ(58)に従動する従動ローラ(59)と、両ローラ(58)(59)に装着されたゴム状弾性を有するベルト(53)とを備えている。前記アプリケータ(54)によれば、ベルト(53)の外周面がバインダー(50)によって濡れ、従動ローラ(59)上におけるベルト(53)の外周面に前記多数のガラスフィラメント(52)が当接することにより、各ガラスフィラメント(52)にバインダー(50)が塗布される。

従来、ガラス繊維のストランド形成に関しては、例えばアプリケータ周囲の気流の方向を制御したり、ガラスフィラメントに塗布するバインダーの量を経時的に変更することにより、ガラスフィラメントにバインダーを均一に塗布するようにした技術が知られている。
特公平４−７７６９３号公報 特公平７−５７７０１号公報

しかしながら、ガラス繊維のストランド形成において、前述した従来技術では解決できない後述する問題があった。

すなわち、一般に、アプリケータ用ベルトは、その硬度が低過ぎると当該ベルトの外周面を研磨して粗面化した場合、外周面が粗く削られ過ぎてガラスフィラメントが外周面に引っ掛かり易くなり、そのためガラスフィラメントを損傷させるおそれがあった。そして、例えば、このような損傷したガラスフィラメントにより構成されたガラス繊維を含むプリント基板がパーソナルコンピューターに組み込まれた場合、該コンピューターの誤動作の原因となる。また、前記問題の他、当該ベルトの外周面上でガラスフィラメントが左右方向に動き易くなることから、該フィランメント同士の接着・集束が円滑に行われず、安定した品質のガラス繊維が得難いという問題も生じた。更に、アプリケータ用ベルトの硬度を下げるために、その原材料中にオイルを添加することから、ベルト表面に所謂、ブリードが発生し、これがベルト外周面でバインダーをはじく結果、ベルト外周面におけるバインダーの濡れ性が悪くなるという問題も生じた。

一方、ベルトの硬度が高過ぎると、ベルトの原材料中に混入されているカーボン量も多いため、カーボンが材料中に均一に分散し難く、その結果、ベルト外周面にカーボン凝集物の小突起やピンホール等が発生し、これがガラスフィラメントを損傷させる原因となった。

従って、前述したような問題が生じないように、先ずアプリケータ用ベルトの硬度を適切な範囲に設定することが重要となる。

そして、アプリケータ用ベルトの硬度が適切な範囲に設定されている場合であっても、ガラス繊維を構成するフィラメントの太さは種々あるため、フィラメントの太さに対するベルト外周面の表面粗さＲａが重要となる。すなわち、細いフィラメントに対して比較的表面粗さの大きい外周面をもつベルトを用いた場合、フィラメントが傷つき易い上、表面粗さが大きい関係で外周面における多数の窪みに保持されるバインダーの量も多くなるため、フィラメントに過剰のバインダーが塗布され、バインダーコストの無駄を招くことにもなる。

一方、太いフィラメントに対して比較的表面粗さの小さい外周面をもつベルトを用いた場合、フィラメントが傷つくことはないものの、外周面の表面粗さが小さい関係で該外周面における多数の窪みに保持されるバインダーの量も少ないため、太いフィラメントにバインダーが十分に塗布されないこととなる。そのため、複数のフィラメントの接着・集束が不十分となって、強固なガラス繊維が得られないという問題が生ずる。

以上述べてきたように、複数のガラスフィラメントをバインダーによって、接着・集束させてガラス繊維を構成する場合、種々の原因で多くの問題が生ずるものであり、このような問題をすべて解消するためには、アプリケータ用ベルトの性状や用途を細かく設定することが重要となる。

本発明の目的は、適切な硬度範囲の下、ガラスフィラメントの太さに応じた適切な表面粗さを有するアプリケータ用ベルトを提供することにある。

本願の発明者は、鋭意研究の結果、アプリケータ用ベルトとして、後述する適切な硬度範囲において、ガラスフィラメントの太さに応じた適切な表面粗さを見出したものである。

すなわち、請求項１記載のアプリケータ用ベルトは、太さが３μｍ以上、５μｍ未満の複数のガラスフィラメント同士を接着・集束させてガラス繊維のストランドを形成するためのゴム状弾性を有するものであって、硬度がデュロメーターＡで６０°〜８５°であり、外周面は粗面となされ、その表面粗さＲａが０．４μｍ以下であることを特徴とする。

なお、前記アプリケータ用ベルトの外周面における表面粗さＲａの下限は、約０．１μｍである。

ベルトの原材料は、ゴム状弾性を有するものであれば良く、またバインダーの成分である、スターチや、或いは酢酸ビニル系、アクリル系、ウレタン系およびエポキシ系等の合成樹脂に対して劣化され難いものが好ましい。具体的なベルトの原材料としては、例えば、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、天然ゴム等を主材とするものが挙げられる。

請求項２記載のアプリケータ用ベルトは、太さが５μｍ以上、９μｍ以下の複数のガラスフィラメント同士を接着・集束させてガラス繊維のストランドを形成するためのゴム状弾性を有するものであって、硬度がデュロメーターＡで６０°〜８５°であり、外周面は粗面となされ、その表面粗さＲａが０．４μｍ＜Ｒａ＜１．５μｍであることを特徴とする。

請求項３記載の本発明のアプリケータ用ベルトは、太さが９μｍを超える複数のガラスフィラメント同士を接着・集束させてガラス繊維のストランドを形成するためのゴム状弾性を有するものであって、硬度がデュロメーターＡで６０°〜８５°であり、外周面は粗面となされ、その表面粗さＲａが１．５μｍ以上であることを特徴とする。

なお、前記アプリケータ用ベルトの外周面における表面粗さの上限は、約５．０μｍである。また、接着・集束されるガラスフィラメントの太さは、最大で１５μｍ程度である。

請求項４記載の本発明は、前記請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項記載のアプリケータ用ベルトについて、外周における粗面の凹凸が、ベルトの円周方向に対して略直角な縞状模様に形成されていることを特徴とするものである。

請求項５記載の本発明は、前記請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項記載のアプリケータ用ベルトについて、外周における粗面が、研磨、シボ加工、ブラスト加工またはローレット加工によって形成されていることを特徴とするものである。

前記研磨加工は、砥石による研磨等、すでに知られている種々の研磨手段が用いられ得る。

また、前記シボ加工、ブラスト加工およびローレット加工は、例えば当該アプリケータ用ベルトを成型する際の成型鉄芯に、シボ、ブラストまたはローレットを形成するための凹凸を付しておき、成形後にアプリケータ用ベルトの表裏を反転することで実現され得る。

請求項６記載の本発明は、前記請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項記載のアプリケータ用ベルトについて、全体がＮＢＲで構成されているものである。

本願において、表面粗さＲａは、ＪＩＳ−Ｂ０６０１−２００１に基づく算術平均粗さであって、株式会社ミツトヨ製の品番ＳＶ−３０００を用い、ベルト円周方向について、測定長＝４．０ｍｍ、カットオフ値＝０．２５ｍｍ、測定速度＝０．５ｍｍ／ｓｅｃの条件で測定したものである。

本発明のアプリケータ用ベルトは、先ずその硬度が適切なものであるため、ベルト外周面が粗く削られ過ぎたり、ベルト表面にブリードを発生するおそれがなく、また原材料の一つであるカーボンもベルト全体に均一に分散される。従って、従来の硬度不適切に起因するガラスフィラメントの損傷やガラスフィラメントの接着・集束の不安定およびベルト表面におけるブリードの発生といった問題をすべて解消することができる。

そして、更に本発明に係るアプリケータ用ベルトは、鋭意研究の結果、ガラスフィラメントの太さを前述した通り、３つに区分し、それぞれの太さに応じた表面粗さＲａを有する外周面となされているため、従来のようなガラスフィラメントの損傷、バインダーの過不足、或いはベルト外周面とガラスフィラメントとの摩擦抵抗不足に起因するガラスフィラメントの接着・集束不良といった問題を一挙に解決することができる。

また、外周面における粗面を構成する凹凸が、ベルトの円周方向に対して略直角な縞状模様に形成された本発明のアプリケータ用ベルトによれば、前記縞状模様における凹部内にバインダーが流入すると共に、該凹部に沿って余分なバインダーがベルトの両側方向へ容易に流出されるため、ガラスフィラメントにバインダーが均一且つ効率的に塗布され得る。

更に、全体をＮＢＲ製とした本発明のアプリケータ用ベルトは、前述した種々の効果について、特に有効な結果が得られる。

次に、本発明の実施の形態を述べるが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変更実施が可能である。

図１に示すように、アプリケータ用ベルトの製造工程について述べると、先ず、ＮＢＲに対して、カーボンブラック、酸化亜鉛、可塑剤、老化防止剤、ステアリン酸，硫黄、加硫促進剤等を所定割合で配合し、該配合物をニーダーで混練し(1)、混練した材料を押出機により押出(2)して未加硫チューブを成形した。

次に、前記未加硫チューブを成形鉄芯に嵌め入れ、蒸気加硫缶において所定の温度および時間で未加硫チューブの加硫(3)を行い、特定のデュロメーターＡを有する加硫チューブを得た。その後、前記加硫チューブを成形鉄芯から脱芯して研磨鉄芯に嵌め入れ、チューブの外周面を研磨(4)した。次いで、チューブを切断用鉄芯に装着して所望の幅に切断(5)した後、これを濃塩酸と次亜塩素酸を含む溶液に浸漬して酸処理(6)を行うことによりアプリケータ用ベルトを得た。また、チューブの外周面をシボ加工やローレット加工等することによって粗面化する場合には、前記成形鉄芯に、シボやローレット等の微細な凹凸形状を付しておき、成形後にアプリケータ用ベルトの表裏を反転することにより、その外周面を粗面化した。そして、図２に示すように、外周面(12)を粗面化したアプリケータ用ベルト(11)を得た。

このアプリケータ用ベルト(11)の外周面について、後述するように、３つの区分の太さのガラスフィラメントに対応して、それぞれ異なる範囲の表面粗さＲａを設定した。

（実施例１〜実施例４）

先ず、太さが３μｍ以上、５μｍ未満（以下、「第一区分の太さ」という）の複数のガラスフィラメント同士を接着・集束させるためのアプリケータ用ベルト（実施例１および実施例２）と太さが５μｍ以上、９μｍ以下（以下、「第ニ区分の太さ」という）の複数のガラスフィラメント同士を接着・集束させるためのアプリケータ用ベルト（実施例３および実施例４）として、下記のものを製造した。

すなわち、実施例１〜実施例４に係るアプリケータ用ベルトの原材料の配合について述べると、ＮＢＲ１００部に対して、カーボンブラック３５部、酸化亜鉛５部、可塑剤１５部、老化防止剤１部、ステアリン酸１部、硫黄３．５部、加硫促進剤１．５部を加えた。そして、かかる配合物をニーダーにて混練し、混練物を押出機に充填して未加硫チューブを成形した。

次に、前記未加硫チューブを成形鉄芯に嵌め入れ、蒸気加硫缶において１６０℃で４５分間の加硫を行い、デュロメーターＡで７２°の硬度を有する加硫チューブを得た。

その後、実施例１〜実施例３については、チューブの外周面を研磨して粗面化した。具体的には、実施例１は、その外周面の表面粗さＲａを０．２μｍとし、実施例２では表面粗さＲａを０．４μｍとし、実施例３のベルトでは表面粗さＲａを０．５μｍとした。また、実施例４については、成形鉄芯に予めシボの凹凸を付してベルト内周面の粗面化を行った後、ベルトの表裏を反転して、その表面粗さＲａを１．４μｍとした。その後、前記加硫チューブを所定の幅に切断した後、酸処理を行うことで最終的にアプリケータ用ベルトを得た。

図３および図４に示すように、実施例１〜実施例３に係るベルト(21)の外周面(22)には、研磨による微細な凹凸(23)(24)が形成されており、また図５および図６に示すように、実施例４に係るベルト(31)の外周面(32)には、シボ加工による微細な凹凸(33)(34)が形成されている。そして、前記いずれのベルト(21)(31)の外周面(22)(32)においても、凹凸(23)(24)
(33)(34)はベルトの円周方向Ａに対して略直角な縞状模様に形成されている。

（実施例５）

次に、太さが９μｍを超える（以下、「第三区分の太さ」という）複数のガラスフィラメント同士を接着・集束させるためのアプリケータ用ベルトとして、下記のものを製造した。

先ず、本実施例に係るアプリケータ用ベルトの原材料の配合について述べると、ＮＢＲ１００部に対して、カーボンブラック３５部、酸化亜鉛５部、可塑剤４０部、老化防止剤１部、ステアリン酸１部、硫黄３．５部、加硫促進剤１．５部を加えた。そして、かかる配合物をニーダーにて混練し、混練物を押出機に充填して未加硫チューブを成形した。

次に、前記未加硫チューブを成形鉄芯に嵌め入れ、蒸気加硫缶において１６０℃で４５分間の加硫を行い、デュロメーターＡで６０°の硬度を有する加硫チューブを得た。

その後、チューブの外周面を研磨して粗面化し、その表面粗さＲａを１．５μｍとし、次に該チューブの酸処理を行ってアプリケータ用ベルトを得た。

（実施例６）

また、前記実施例５と同様、９μｍを超える（第三区分の太さ）複数のガラスフィラメント同士を接着・集束させるためのアプリケータ用ベルトとして、下記のものを製造した。

先ず、本実施例に係るアプリケータ用ベルトの原材料の配合について述べると、ＮＢＲ１００部に対して、カーボンブラック３５部、酸化亜鉛５部、老化防止剤１部、ステアリン酸１部、硫黄６部、加硫促進剤１．５部を加えた。そして、かかる配合物をニーダーにて混練し、混練物を押出機に充填して未加硫チューブを成形した。

次に、前記未加硫チューブを成形鉄芯に嵌め入れ、蒸気加硫缶において１６０℃で４５分間の加硫を行い、デュロメーターＡで８５°の硬度を有する加硫チューブを得た。

その後、チューブの外周面を研磨して粗面化し、その表面粗さＲａを４・０μｍとし、次に該チューブの酸処理を行ってアプリケータ用ベルトを得た。

（比較例１〜比較例４）

先ず、前記実施例１〜実施例４と同じ配合としたデュロメーターＡが７２°の硬度を有する加硫チューブを得た。そして、チューブ外周面を研磨等した後、酸処理を行ってアプリケータ用ベルトを得た。この場合、外周面の表面粗さＲａを比較例１では、実施例１と同様に０．２μｍとし、これを実施例１とは異なり、第二区分の太さのガラスフィラメントの接着・集束に用いた。また、比較例２では、実施例２と同様に表面粗さＲａを０．４μｍとし、これを実施例２とは異なり、第三区分の太さのガラスフィラメントの接着・集束に用いた。更に、比較例３では、実施例３と同様に表面粗さＲａを０．５μｍとし、これを実施例３とは異なり、第一区分の太さのガラスフィラメントの接着・集束に用いた。また、比較例４では、実施例４と同様に表面粗さＲａを１．４μｍとし、これを実施例４とは異なり、第三区分の太さのガラスフィラメントの接着・集束に用いた。

（比較例５）

次に、比較例５では、実施例５と同じ配合としたデュロメーターＡが６０°の硬度を有する加硫チューブを得た。そして、チューブ外周面を研磨した後、酸処理を行ってアプリケータ用ベルトを得た。そして、当該比較例５では、実施例５と同様に表面粗さＲａを１．５μｍとし、これを実施例５とは異なり、第一区分の太さのガラスフィラメントの接着・集束に用いた。

（比較例６）

次に、比較例６では、実施例６と同じ配合としたデュロメーターＡが８５°の硬度を有する加硫チューブを得た。そして、チューブ外周面を研磨した後、酸処理を行ってアプリケータ用ベルトを得た。そして、当該比較例６では、実施例６と同様に表面粗さＲａを４．０μｍとし、これを実施例６とは異なり、第ニ区分の太さのガラスフィラメントの接着・集束に用いた。

（比較例７）

比較例７では、実施例５よりも可塑剤の配合量を増加させて、デュロメーターＡが５５°の加硫チューブを得た。その他の点は実施例５と同様とした。

（比較例８）

比較例８では、実施例６よりもカーボンの配合量を増加させて、デュロメーターＡが９０°の加硫チューブを得た。その他の点は実施例６と同様とした。

（評価試験）

前述した実施例１〜実施例６に係るベルト並びに比較例１〜比較例８に係るベルトをアプリケータに実際に装着してガラス繊維を製造したところ、下記の表１および表２に見られるように、実施例１〜実施例６に係るベルトでは、ガラスフィラメントの損傷が全くなく、またベルト表面におけるブリードの発生も認められず、そして、最終的に複数のガラスフィラメント同士が十分に接着・集束されたガラス繊維が得られた。

一方、比較例１、２、４のベルトでは、ガラスフィラメントへのバインダーの塗布不足に起因してガラスフィラメントの接着・集束不良が発生した。

比較例３，５，６のベルトでは、ガラスフィラメントの損傷が認められた。また、比較例５のベルトでは、バインダーの過剰塗布も認められた。

比較例７のベルトでは、ガラスフィラメントの損傷並びにベルト表面におけるブリードの発生に伴うガラスフィラメントへのバインダーの塗布むらが発生した。また当該ベルト外周面を走行するガラスフィラメントの所謂、アバレも発生し、その結果、得られたガラス繊維におけるフィラメントの接着・集束不良が認められた。

比較例８のベルトでは、ベルト表面にカーボンの凝集物が生じ、これに起因してガラスフィラメントの損傷が認められた。

本発明に係るアプリケータ用ベルトは、適切な硬度範囲の下、ガラスフィラメントの太さに応じた適切な表面粗さを有するため、各種のガラス繊維の製造に幅広く利用され得る。

アプリケータ用ベルトの製造工程の一例を示す図である。 アプリケータ用ベルトの一例を示す斜視図である。 実施例１〜実施例３に係るアプリケータ用ベルトの外周面の拡大図である。 実施例１〜実施例３に係るアプリケータ用ベルトの外周面側の拡大断面図である。 実施例４に係るアプリケータ用ベルトの外周面の拡大図である。 実施例４に係るアプリケータ用ベルトの外周面側の拡大断面図である。 ガラス繊維のストランドの形成を示す図である。 ベルト式アプケータの正面図である。

符号の説明

(21)(31) アプリケータ用ベルト
(22)(32) アプリケータ用ベルトの外周面
(23)(33) アプリケータ用ベルトの外周面における凹部
(24)(34) アプリケータ用ベルトの外周面における凸部
(50)
バインダー
(52) ガラスフィラメント
(54)
ベルト式アプリケータ
(61)
ストランド

Claims (6)

1. 太さが３μｍ以上、５μｍ未満の複数のガラスフィラメントからガラス繊維のストランドを形成するためのゴム状弾性を有するアプリケータ用ベルトであって、硬度がデュロメーターＡで６０°〜８５°であり、外周面は粗面となされ、その表面粗さＲａが０．４μｍ以下であることを特徴とする、アプリケータ用ベルト。
2. 太さが５μｍ以上、９μｍ以下の複数のガラスフィラメントからガラス繊維のストランドを形成するためのゴム状弾性を有するアプリケータ用ベルトであって、硬度がデュロメーターＡで６０°〜８５°であり、外周面は粗面となされ、その表面粗さＲａが０．４μｍ＜Ｒａ＜１．５μｍであることを特徴とする、アプリケータ用ベルト。
3. 太さが９μｍを超える複数のガラスフィラメントからガラス繊維のストランドを形成するためのゴム状弾性を有するアプリケータ用ベルトであって、硬度がデュロメーターＡで６０°〜８５°であり、外周面は粗面となされ、その表面粗さＲａが１．５μｍ以上であることを特徴とする、アプリケータ用ベルト。
4. 外周における粗面の凹凸が、ベルトの円周方向に対して略直角な縞状模様に形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項記載のアプリケータ用ベルト。
5. 外周における粗面が、研磨、シボ加工、ブラスト加工またはローレット加工によって形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項記載のアプリケータ用ベルト。
6. 全体がＮＢＲで構成されている、請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項記載のアプリケータ用ベルト。

Images