JPH05132843A

JPH05132843A - 複合ガラス繊維マツトの製造法

Info

Publication number: JPH05132843A
Application number: JP3326779A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Taguchi; 昌道田口; Yuuhachi Ninomiya; 佑八二宮
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1993-05-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）［目的］樹脂の含浸性、深絞り性が良好で、平滑なＦＲ
Ｐの得られるマットを能率よく生産する。［構成］ストランドをループ状に堆積させ、得られた堆
積物の表面を不織布で覆って複合物とし、高速の空気流
をこの複合物中を通過させ、ストランドを開繊して互い
に絡ませることによりストランド同志を結合するととも
に、不織布も一体に結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合ガラス繊維マット
の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維マットは、ブッシングから引
出した多数のガラス繊維に集束剤を附与、集束してガラ
ス繊維束（ストランド）とし、このストランドを複数
本、直接、移動するコンベア上に落下させてループ状を
なして堆積させることによって製造される。或は、スト
ランドを一旦ケーキとして巻取り、乾燥した後、ケーキ
からストランドを引出し、複数本、移動するコンベア上
に落下させてループ状に堆積させることによって製造さ
れる。或は又、ケーキから引出したストランドを所定長
さに切断し、この切断物を移動するコンベア上に落下、
堆積させることによって製造される。

【０００３】このようにして製造されたマットをＦＲＰ
等の補強繊維として使用する際、ＦＲＰの表面の平滑性
を大ならしめるために、マットの表面に不織布を重ねて
使用する。

【０００４】上述のようにして製造されたガラス繊維マ
ットは、そのまま次工程へ送られ、液状の熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂溶融物等を含浸させ、例えばＳＭＣを
製造することもあるが、通常はマットを一旦ロールに巻
取った後、次工程でマットを巻戻して使用する。巻取
り、巻戻しの際、マットがストランドに分離するのを防
止し、巻取り、巻戻し操作を円滑ならしめるために、マ
ットを構成するストランド同志を互いに結合する必要が
ある。ストランド同志の結合は、マットをニードリング
し、或はマットに結合剤（マットバインダ）を附与する
ことによって行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、次のよう
な問題点を有する。マットバインダとしては、通常樹脂
粉末が使用され、この粉末状のバインダをマット上面に
撒布することによってバインダが附与されるが、粉末状
のバインダがストランドの間を通り抜けて落下してしま
い、バインダの使用量が増加し、又、作業環境が汚染さ
れる。マットバインダを附与したガラス繊維マットは、
加熱装置に送られ、マットバインダを硬化、或は軟化さ
せることにより、ストランド同志がマットバインダで結
合される。又、マットバインダとして熱可塑性樹脂を使
用した場合、加熱されたマットを巻取る前にマットを一
旦冷却する必要が生じ、余分な装置、エネルギーが必要
となる。更に又、このようにして得られたマットに液状
の樹脂を含浸させようとすると、マットバインダによっ
て樹脂の含浸が阻害され易い。

【０００６】ニードリングによるときは、上記のような
難点を生ずることはないが、ニードリング装置は複雑で
あり、多大の設備費を要するばかりでなく、ニードル
（針）を上下する間、その都度マットを間欠的に停止状
態とする必要があり、バインダを使用した場合に比し生
産性が低く、又ニードルが折損した場合、ニードルの折
片がマットに混入し、不良品を発生し易い。

【０００７】いずれの方法で製造されたマットも、スト
ランド同志は比較的強く結合され、相対的に動き難いた
め、深絞りを行なうとマットが破断したり、ストランド
の分布が不均一となったりし易い。マットバインダとし
て熱可塑性樹脂を使用し、マットを加熱してバインダを
軟化させ、この間に深絞りを行うことにより、上記欠点
を解消できるが、余分な設備、エネルギーが必要とな
る。又、マットを発泡性樹脂補強用として使用すると、
樹脂が発泡によって膨んでもストランド同志は結合され
ているため、マットは膨らむことができず、発泡樹脂中
にマットが偏在し易い。更に又、ストランド同志は互い
に密着しているので、嵩密度が大きく、マット単位面積
あたりのマットの重量を所定値とした場合、厚さの大き
いものは得られず、厚みが大きく、ガラス含有率の小さ
いＦＲＰをうることはできない。

【０００８】不織布を重ねる場合、二種類の材料（マッ
トと不織布）を使用する必要があり、操作が煩雑であ
る。マットと不織布を結合して一体としようとすると、
結合剤を使用する必要が生じ、ＦＲＰの品質に好ましか
らぬ影響を与える。

【０００９】本発明は、前述した従来技術の問題点を解
消し、複雑な設備を必要とすることなく、生産性も大き
く、樹脂の含浸性が良好であり、常温で深絞りも可能で
あり、且つ嵩密度も小さく、断熱性が良好であり、平滑
性の良好なＦＲＰが得られるようなマットの製造法を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、多数のガラス繊維に集束剤を附
与、集束してなるガラス繊維束を、複数本、移動するコ
ンベア上に落下させ、ループ状に堆積させる工程、この
堆積物の少なくとも一方の面に不織布を重ね、複合物と
する工程、高速の空気流を上記複合物中を通過させ、こ
の空気流によりガラス繊維束を開繊させて互いに絡ませ
るとともに、開繊されたガラス繊維を不織布に貫通させ
る工程、とにより複合ガラス繊維マットを製造する。
又、多数のガラス繊維に集束剤を附与、集束してなるガ
ラス繊維束を管状通路中に導き、上記管状通路に開孔す
る空気供給管から圧縮空気を該通路に噴射してガラス繊
維束を開繊する工程、開繊したガラス繊維束を、複数
本、移動するコンベア上に落下させ、ループ状に堆積さ
せる工程、この堆積物の少なくとも一方の面に不織布を
重ね、複合物とする工程、高速の空気流を上記複合物中
を通過させ、この空気流によりガラス繊維束を開繊させ
て互いに絡ませるとともに、開繊されたガラス繊維を不
織布に貫通させる工程、とにより複合ガラス繊維マット
を製造する。

【００１１】次に、請求項１記載の本発明を図１、図２
に基いて更に具体的に説明する。ブッシングから引出し
たガラス繊維に集束剤をアプリケータで附与し、集束部
材中で集束し、回転するスパイラルワイヤ（綾振り装
置）で綾振りしつつ、高速で回転するマンドレルに嵌挿
したチューブ上に巻取ることによってガラス繊維束（ス
トランド）を製造することができる。本発明において使
用するストランドとしては、平均直径３〜３０μｍ、望
ましくは６〜２０μｍのガラス繊維に、集束剤を、固型
分として、ガラス繊維に対し、０．０１〜２ｗｔ％、望
ましくは０．０５〜１．５ｗｔ％附与し、１００〜８，
０００本、望ましくは２００〜４，０００本集束したも
のが適当である。

【００１２】集束剤としては、ポリエステル樹脂、エボ
キン樹脂、ＰＶＡ樹脂の水溶液又はエマルジョン等の被
膜形成剤を、固型分として０．５〜８ｗｔ％、ステアリ
ン酸とテトラエチレンペンタミンの縮合物等の潤滑剤を
０．０１〜０．１ｗｔ％、アミノシラン、ビニルシラ
ン、アクリルシランのようなカップリング剤を、０．１
〜１ｗｔ％含むものを好適に使用できる。巻取られたス
トランド（ケーキ）を加熱、乾燥装置に送り乾燥する。

【００１３】加熱温度は通常１１０〜１５０℃、加熱時
間は８〜２４ｈｒ程度である。乾燥後、ケーキ１から紙
管を取外し、架台（図示せず）上に複数個支持し、スト
ランド２を一対の逆方向に回転するロール３，３で挟ん
で夫々のケーキから引出し、移動するコンベア４上に落
下せしめ、ループ状をなして堆積させる。なお、５はガ
イドロール、６は押えロールである。ストランドの引出
し速度とコンベアの移動速度の比を所定値に調整するこ
とにより、ループの形状を調整することができる。な
お、ストランドの堆積量は、２０〜５，０００ｇｒ／ｍ
² 、望ましくは、５０〜１，０００ｇｒ／ｍ² とするの
が適当である。

【００１４】このようにして得られた堆積物（本堆積
物）７の上面に不織布８を供給し、堆積物７を不織布８
で覆う。なお、９は不織布８の供給ロールである。不織
布としては、平均直径１５〜２１μｍ程度のガラス単繊
維を、移動するコンベア状に落下させ、ループ状に堆積
し、不飽和ポリエステル樹脂エマルジョンのような結合
剤でガラス単繊維同志を結合したボンデッドマットを好
適に使用することができるが、湿式抄紙法で製造された
ガラスペーパーを使用することも可能である。ガラス単
繊維に代え、有機繊維、或は炭素繊維を使用した不織布
を使用することもできる。

【００１５】又、不織布８を本堆積物７上面に供給する
代りに、コンベア４上に予め不織布１０を供給、載置し
ておき、この不織布１０上にストランドを落下、堆積さ
せることもできる。なお、１１は不織布１０の供給ロー
ルである。或は又、不織布１０上に落下、堆積させた堆
積物７を、更に同一又は別種の不織布８で覆うこともで
きる。なお、不織布としては、１ｍ² 当りの重量（ｇ
ｒ）が、２０〜４０程度のものを使用するのが適当であ
る。この重量があまり小さいと、不織布の強度が低く、
破損し易く、又この重量があまり大きいと、後述する開
繊されたガラス繊維が織布を貫通し難くなる。

【００１６】このようにして得られたマット状の堆積物
７と不織布８，１０との重ね合せ物１２（以下複合物と
いう）に向けて、高速の空気流を吹きつけて、高速の空
気流を複合物中を通過させる。この空気流によりガラス
繊維束は開繊され、互いに絡み合ってガラス繊維束同志
が結合されるとともに不織布も一体的に結合される。空
気流は複合物の一方の面（例えば上面）のみから吹き付
けることもできるが、その両面から吹き付けるのが特に
望ましい。この際、複合物の上、下両面から吹き付ける
空気流の位置を、水平方向に若干ずらすのが適当であ
る。空気流の流速は５０〜２００ｍ／ｓｅｃ、望ましく
は１００〜１７０ｍ／ｓｅｃとするのが適当である。こ
の流速があまり小さいと、本発明の効果が充分でなく、
又この流速があまり大きいと、ストランドの破損が生じ
易い。

【００１７】空気流を吹付ける方法に特に限定はない
が、図に示すように空気噴出管（ノズル）を、複合物１
２の上面及び下面に近接して多数配列し、このノズルに
高圧空気を供給して噴出させるのが実際的である。高圧
空気の圧力を２〜１０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、望ましくは４〜
７ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、ノズルの内径を１〜５ｍｍφ、望ま
しくは２〜４ｍｍφとすることにより、好適な結果をう
ることができる。又、ノズル同志の間隔（ノズル中心間
の距離）は、ノズル内径の１．０５〜３倍、望ましくは
１．１〜１．５倍とし、上部のノズル１３及び下部のノ
ズル１４の位置を図２に示すように若干ずらすのが適当
であり、又、ノズル１３，１４は２列以上に配列するの
が好ましい。（図面では１列のみ示されている。）更に
又、複合物１２を一対の網状体で挾圧支持した状態で、
高速の空気流を吹き付けるのが好ましい。

【００１８】網状体は、細い金属線で構成し、又その目
の大きさは３〜１０ｍｍ程度とするのが適当である。網
状体で無端ベルトを構成し、このベルトを所定速度で回
転させることにより、複合物１２を所望速度で移動させ
るのが実際的である。図１、図２に示す態様において
は、コンベア４、コンベア１５を上記のような網状体よ
りなる無端ベルトで構成しており、又、複合物１２は、
金網で形成されたコンベア１５の自重により、コンベア
４に押圧され、コンベア４，１５で挾圧、支持される。
なお、図１、図２で示す態様においてはノズル１３，１
４、コンベア１５は２ケ所に配置されているが、これら
は１ケ所のみに配列してもよく、又、３ケ所以上に配列
することもできる。

【００１９】又、ノズルに圧縮空気を供給してノズルか
ら噴出させる代りに、下面に複数の小孔を穿設した密閉
容器に圧縮空気を供給して小孔から噴出させしめてもよ
く、或は又、複合物の上面に密着して小孔を有する多孔
板を設け、断面積の大きい空気流を多孔板を通して複合
物に吹付けることもできる。又、上記の多孔板として
は、パンチングメタルを用いることができるが、多孔板
を複合物に密着させ、複合物を多孔板で押圧した状態
で、高速の空気流を吹付けるのが望ましい。例えば、表
面を多孔板で形成した円筒状の回転ロールを、その表面
速度が複合物の送り速度と同一となるように回転させ、
回転ロール中に設けた複数のノズルから高速空気を噴出
させることにより、効率よく連続的にガラス繊維マット
を製造することができる。

【００２０】このように空気流を吹付けると、本堆積物
を構成するストランドはモノフィラメント或は少数のモ
ノフィラメントの引揃え物に開繊され、開繊によって生
じたモノフィラメント等が互いに絡み合って、ストラン
ド同志が長手方向に沿った複数個所で結合され、一体に
結合されるとともに、不織布も一体に結合された繊維マ
ット（本複合ガラス繊維マット）が得られる。なお、１
７はマットの巻取りロールである。なお、高速空気流の
吹き付けは、マットを間欠的に移動させ、マットの停止
時にのみ空気流を吹き付けることもできるが、本発明に
おいてはマットを連続的に移動させ、その間絶えず空気
流を吹き付けることも可能であり、生産性を向上させる
ことができる。

【００２１】本ガラス繊維マットを構成するストランド
同志は、モノフィラメント等がその長手方向に沿った複
数の個所で三次元的に絡み合うことによって結合されて
いるので、マットを巻取り、又は巻戻す際、ストランド
がバラバラになることはなく、しかもストランド同志は
比較的自由に三次元方向に相対的に動きうるので、マッ
トを深絞りしてもマットが破断したり、ストランドの分
布が不均一となることもない又、ストランド同志はマッ
トバインダを使用することなく結合されているので、マ
ットバインダに起因する樹脂含浸の阻害が生じることも
ない。又、本マットを構成するストランドは開繊されて
いるので、本マットは嵩密度も小さく、厚さも大きく、
断熱性も良好であり、樹脂の含浸も良好であり、含浸さ
せた樹脂を発泡させた場合、ストランドは樹脂の発泡に
対応して動きうるので、ストランドを発泡樹脂中に均一
に分布させることができる。又、本マットの表面は不織
布で覆われているので、本マットを補強繊維として使用
し、平滑な表面を有するＦＲＰをうることができる。

【００２２】なお、上記説明中には、一旦ストランドを
巻取り、乾燥した後引きだして堆積させるように説明し
たが、ブッシングから引出されたストランドを直接コン
ベア上に落下させることもできる。又、一旦乾燥したス
トランドに水分を附与して湿らせてからコンベア上に落
下させることもでき、ストランドが湿った状態で高速の
空気流を吹付けることにより、開繊、絡み合いを一層良
好な状態とすることができる。更に又、ストランドを６
０ｃｍ以上、望ましくは１００ｃｍ以上に切断した長尺
の切断物を使用することにより、ストランドをループ状
に堆積させることもできる。

【００２３】次に、請求項２記載の発明を図３、図４、
図５、図６、図７、図８に基いて説明する。請求項２記
載の発明においては、請求項１記載の発明のストランド
２に代え、ストランド２を予め管状通路１８中を通過せ
しめ、上記管状通路に、スリット状に開孔する空気供給
管１９から圧縮空気を、該通路１８に噴射して、開繊し
たストランド２１を使用する。なお、２０は管状通路１
８及び空気供給管１９を備えた開繊装置である。管状通
路１８に供給するストランドの供給速度は２００〜２，
０００ｍ／ｍｉｎ、望ましくは５００〜１，０００ｍ／
ｍｉｎ、圧縮空気の圧力は、５〜１０ｋｇ／ｃｍ² Ｇと
するのが適当である。、開繊ストランド２１は開繊装置
２０から、邪魔板２２に向けて噴射され、コンベア４上
に落下し、ループ状をなして堆積される。

【００２４】請求項２記載の方法によるときは、一旦開
繊されたストランドが、高速の空気流によって更に開繊
されて絡み合う。このため、絡み合いは請求項１記載の
方法によるよりも一層充分に行われ、深絞り性、嵩高性
の一層良好なマットが得られる。その他の構成は、請求
項１記載の発明と同様なので、図面に同一符号を付して
詳細な説明は省略する。

【００２５】

【作用】多数のガラス繊維に集束剤を附与、集束してな
るガラス繊維束を、複数本、移動するコンベア上に落下
させ、ループ状に堆積させる工程、この堆積物の少なく
とも一方の面に不織布を重ね、複合物とする工程、高速
の空気流を上記複合物中を通過させ、この空気流により
ガラス繊維束を開繊させて互いに絡ませるとともに、開
繊されたガラス繊維を不織布を貫通させる工程とによ
り、マットバインダを使用することなく、ガラス繊維同
志を、互いに三次元的に自由に動きうるように結合する
とともに、不織布も結合し、深絞り性も良好で、嵩密度
も小さく、樹脂の含浸性も良好であり、樹脂の発泡に追
随して個々のストランドが動きうるマットが得られる。
又、本マットを補強繊維として使用することにより、表
面の平滑なＦＲＰが得られる。

【００２６】多数のガラス繊維に集束剤を附与、集束し
てなるガラス繊維束を、管状通路に導き、上記管状通路
に開孔する空気供給管から圧縮空気を該通路に噴射して
ガラス繊維束を開繊する工程、開繊したガラス繊維を複
数本、移動するコンベア上に落下させ、ループ状に堆積
させる工程、この堆積物の少なくとも一方の面に不織布
を重ね、複合物とする工程、高速の空気流を上記複合物
中を通過させ、この空気流によりガラス繊維束を開繊さ
せて互いに絡ませるとともに、開繊されたガラス繊維を
不織布を貫通させる工程とにより、上記作用を一層増大
させる。

【００２７】

【実施例１】ブッシングから引出した平均直径１１μの
ガラス繊維に酢酸ビニルを５ｗｔ％、潤滑剤を０．０５
ｗｔ％、アミノシランカップリング剤を０．５ｗｔ％含
む集束剤を、固形分として、０．４ｗｔ％附与し、２，
０００本集束して、回転するマンドレルに嵌挿したチュ
ーブ上に巻き取ってケーキとした。ケーキを１２５℃に
おいて、１０ｈｒ加熱乾燥し、このケーキを２０個、架
台に支持し、ストランドを一対の回転ロールで挟んで夫
々のケーキから１１８ｍ／ｍｉｎの速さで引出し、５ｍ
／ｍｉｎの速さで移動するコンベア上で落下させ、ルー
プ上に堆積させた。堆積量は４５０ｇｒ／ｍ² 、厚みは
３ｍｍであった。この堆積物上に、平均直径１６μのガ
ラス単繊維よりなる３０ｇｒ／ｍ² のボンデッドマット
（不織布）を重ね、図１、図２に示すように、約３ｍｍ
間隔で配列された上、下ノズルに、８ｋｇ／ｃｍ² Ｇの
圧縮空気を供給し、ノズルから噴出した空気流を堆積物
中を通過させた。このようにして得られたマットは取扱
性が良好で、生産性も大きく、４０ｃｍｘ４０ｃｍの大
きさの上記マットを３枚重ね、円筒形の下型の上に載
せ、上型を下降させて、両型の間に不飽和ポリエステル
樹脂を注入し、ガラス含有率３０％、直径３０ｃｍ、肉
厚３ｍｍの、平滑な表面を有する円筒状の均質なＦＲＰ
を得ることができた。

【００２８】

【比較例１】実施例１と同様にストランドを堆積させ、
マットバインダを、ガラス繊維に対し、６ｗｔ％の割合
で附与し、２００℃で２分間加熱し、厚さ１．５ｍｍの
マットを得た。このマットを使用し、不織布を重ね実施
例と同様に成形を行ったが、多数のシワが発生し、均質
なＦＲＰを得ることはできなっかった。又、マットバイ
ンダの歩留りは７０％であった。

【００２９】

【実施例２】実施例１のストランドを、７５０ｍ／ｍｉ
ｎの速さで引出して、管状通路に供給し、この管状通路
に開孔する空気供給孔に７ｋｇ／ｃｍ²Ｇの圧縮空気を
供給し、ストランドを開繊した。このストランドを邪魔
板に当ててコンベア上に落下させ、１，３５０ｇｒ／ｍ
² の割合で堆積させ、実施例１と同様に厚み１１ｍｍの
マットを得た。このマットは実施例１のマットより更に
深絞り性が良好であった。

【００３０】

【発明の効果】マットバインダを使用することなく、樹
脂の含浸性、深絞り性が良好であり、又発泡樹脂の補強
材として好適な、嵩密度の小さいマットを工業的に生産
できる。又、表面の平滑なＦＲＰが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造法を示す側面図である。

【図２】図１の一部を矢印で示すように破断した平面図
である。

【図３】本発明の製造法を示す側面図である。

【図４】図３の一部を矢印で示すように破断した平面図
である。

【図５】開繊装置の平面図である。

【図６】開繊装置の側面図である。

【図７】図５のＡＡの断面図である。

【図８】図５のＢＢの断面図である。

【符号の説明】

１ケーキ２ストランド３ロール４コンベア５ガイドロール６押えロール７堆積物８不織布９供給ロール１０不織布１１供給ロール１２複合物１３ノズル１４ノズル１５コンベア１６ガラス繊維マット１７巻取りロール１８管状通路１９空気供給管２０開繊装置２１開繊ストランド邪魔板２２邪魔板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数のガラス繊維に集束剤を附与、集束
してなるガラス繊維束を、複数本、移動するコンベア上
に落下させ、ループ状に堆積させる工程、この堆積物の
少なくとも一方の面に不織布を重ね、複合物とする工
程、高速の空気流を上記複合物中を通過させ、この空気
流によりガラス繊維束を開繊させて互いに絡ませるとと
もに、開繊されたガラス繊維を不織布に貫通させる工
程、とを含むことを特徴とする複合ガラス繊維マットの
製造法。
【請求項２】多数のガラス繊維に集束剤を附与、集束
してなるガラス繊維束を、管状通路中に導き、上記管状
通路に開孔する空気供給管から圧縮空気を該通路に噴射
してガラス繊維束を開繊する工程、開繊したガラス繊維
を、複数本、移動するコンベア上に落下させ、ループ状
に堆積させる工程、この堆積物の少なくとも一方の面に
不織布を重ね、複合物とする工程、高速の空気流を上記
複合物中を通過させ、この空気流によりガラス繊維束を
開繊させて互いに絡ませるとともに、開繊されたガラス
繊維を不織布に貫通させる工程、とを含むことを特徴と
する複合ガラス繊維マットの製造法。