JPH0891865A

JPH0891865A - ガラスチョップドストランド及びその製造法

Info

Publication number: JPH0891865A
Application number: JP6256279A
Authority: JP
Inventors: Akira Kozuka; 章狐塚; Yoshiro Shinno; 義朗新野
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 1996-04-09
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JP2871486B2

Abstract

(57)【要約】【目的】流動性に優れ、搬送等の取り扱い中における
糸割れやケバ玉の発生が少ないチョップドストランド及
びその製造法を提供する。【構成】多数本のガラスフィラメントに、シランカッ
プリング剤を含有する水溶液を固形分として0.1 〜1.5
重量％付着させて一次処理し、引き揃えて集束した後、
所定長さにカットし、次いで、分子量300 以上の有機化
合物を含有する溶液又は懸濁液を固形分として0.05〜1.
5 重量％付着させて二次処理し、転り振動作用を与えた
後、乾燥することにより、一次処理剤及び二次処理剤の
それぞれの付着量が上記の範囲で、これらの合計付着量
が0.20〜2.5 重量％で、安息角が25度以下のガラスチョ
ップドストランドを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂、熱硬化
性樹脂等の強化用に用いられる、高流動性のガラスチョ
ップドストランド及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ガラス繊維束を所定長さ
に切断したガラスチョップドストランド（以下「ＣＳ」
と略称する）を、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等のマト
リックス樹脂に混合して強化樹脂とし、成形品の強度、
熱変形温度、弾性率等の物性を改良することが行われて
いる。

【０００３】特にガラス繊維強化熱可塑性樹脂の製造に
おいては、ＣＳと樹脂と充填剤との配合割合を一定に保
ち、自動供給装置によって押出し機中に混合物を供給し
て強化材入りペレットを製造し、このペレットを射出成
形機に供給して成形品を製造するか、あるいは直接射出
成形機中にＣＳと樹脂とを同時に供給して成形品を製造
する方法が採用されている。

【０００４】このような製造工程においては、自動計
量、空気輸送等の手段が用いられるため、流動性が良好
で、取り扱い中にケバ立ち、糸割れ、分繊の少ないＣＳ
が望まれており、そのような目的からＣＳの品質を改良
するため、種々の提案が成されている。

【０００５】例えば、特公平1-24900 号には、多数本の
ガラスフィラメントを平行に引き揃えて集束したストラ
ンド又はそのロービングを切断して、得られた扁平な断
面形状を有するＣＳを、湿潤状態において転り振動作用
に付すことによって、ほぼ円形断面の丸棒状態に変形
し、緊密化する高密度ＣＳの製造方法及び製造装置が開
示されている。また、同公報には、転り振動作用を付す
ときに水分が不足であるときは、噴霧によって加水して
もよいことが記載されている。

【０００６】また、特開昭58-213650 号には、ガラス繊
維束を切断する前に、水、有機溶剤又はガラス繊維用処
理剤を溶解又は分散した溶液を付着させて切断し、切断
されたＣＳに対して、動的刺激を与えることによりＣＳ
を円柱化させ、あるいはストランド同志を接合して、乾
燥することにより、断面形状が円形又は楕円形で、その
長さが1.5 mm以上10mm以下、嵩密度が0.70g/cc以上のＣ
Ｓを製造する方法が開示されている。また、同公報に
は、ラウンド化工程（動的刺激を与える工程）中に、上
記と同様な処理剤を噴霧してもよいことが記載されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
1-24900 号の方法により得られたＣＳは、確かに円形断
面状となり、見掛け上は高密度であるが、搬送等の取り
扱い中の小さな衝撃により、糸割れが起こったり、ケバ
玉が発生しやすいという問題があった。また、転り振動
作用を付すときに加水しても、上記欠点は改善されなか
った。

【０００８】また、特開昭58-213650 号の方法では、ガ
ラス繊維束の切断前にサイジング剤で処理するため、切
断する際にカッターが目詰まりしやすく、連続生産する
ことが困難であるという問題があった。更に、ラウンド
化工程における振動板上でサイジング剤を噴霧すると、
ＣＳへの付着量が均一になりにくく、振動板が汚れると
いう問題があった。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、流動性に優れ、搬送等の取り扱い中
の小さな衝撃によって糸割れやケバ玉が発生するのが低
減されたＣＳ及びその製造法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＣＳは、シランカップリング剤を含有する
一次処理剤を固形分として0.1 〜1.5 重量％付着され、
更に分子量300 以上の有機化合物を含有する二次処理剤
を固形分として0.05〜1.5 重量％付着され、かつ、前記
一次処理剤と前記二次処理剤との合計付着量が固形分と
して0.20〜2.5 重量％とされており、安息角が25度以下
であることを特徴とする。

【００１１】また、本発明のＣＳの製造法は、多数本の
ガラスフィラメントに、シランカップリング剤を含有す
る水溶液を、固形分として0.1 〜1.5 重量％付着させて
一次処理した後、引き揃えて所定長さにカットし、次い
で、分子量300 以上の有機化合物を含有する溶液又は懸
濁液を、固形分として0.05〜1.5 重量％付着させて二次
処理した後、転り振動作用を与え、更に乾燥することに
より、前記一次処理剤と前記二次処理剤との合計付着量
が固形分として0.20〜2.5 重量％で、安息角が25度以下
であるＣＳを得ることを特徴とする。

【００１２】以下、本発明について好ましい態様を挙げ
て更に詳細に説明する。本発明において、ガラス原料と
しては、通常ＣＳを製造する際に用いる各種のガラスが
使用できるが、ガラス繊維化の容易な、しかも良好な特
性を得ることができるＥガラスを用いるのが特に好まし
い。

【００１３】ガラスフィラメントを集束させるための一
次処理に用いるシランカップリング剤としては、例え
ば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β
（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、ビニルエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン等を用いるのが好ましい。これらの
シランカップリング剤は、一種又は二種以上を組み合わ
せて、水に溶解させて用いる。なお、一次処理剤として
は、シランカップリング剤の他に、ウレタンエマルジョ
ン、エポキシエマルジョン、アクリルエマルジョン、酢
酸ビニルエマルジョン等のフィルム形成剤や潤滑剤を併
用してもよい。

【００１４】シランカップリング剤を含有する一次処理
剤のガラスフィラメントに対する付着量は、固形分とし
て0.1 〜1.5 重量％とすることが必要である。上記一次
処理剤の付着量が0.1 重量％未満の場合には、カットす
る際にガラス繊維束がバラケ過ぎて、後の工程で分子量
300 以上の有機化合物を含有する二次処理剤を付着させ
ても再結合させにくく、1.5 重量％を超えると、マトリ
ックス樹脂と混合する際に解繊不良が生じやすくなり、
また経済的にも不利である。

【００１５】本発明において、二次処理に用いる分子量
300 以上の有機化合物は、カットする際に発生したフィ
ラメントを再結合させるため、乾燥後の造膜性に優れた
ものが好ましい。具体的には、高分子量のポリマーを用
いるのが好ましく、マトリックス樹脂に混合後、成形品
への影響が少ないことから、特にウレタン樹脂、エポキ
シ樹脂等を用いるのが好ましい。

【００１６】二次処理は、上記分子量300 以上の有機化
合物を適当な溶媒に溶解又は分散させた溶液又は懸濁液
を、一次処理の後に集束されカットされてできたＣＳに
付着させることによってなされる。この場合、分子量30
0 以上の有機化合物を含有する二次処理剤のＣＳへの付
着量は、固形分として0.05〜1.5 重量％とすることが必
要であり、0.2 〜0.5 重量％とするのが、性能、生産
性、コスト等の点からより好ましい。上記二次処理剤の
付着量が0.05重量％未満では、再結合しても糸割れやケ
バ玉が発生しやすいという問題があり、1.5 重量％を超
えると、マトリックス樹脂と混合の際に解繊不良が生じ
やすいという問題がある。

【００１７】また、シランカップリング剤を含有する一
次処理剤と、分子量300 以上の有機化合物を含有する二
次処理剤との合計の付着量は、固形分として0.20〜2.5
重量％とするのが必要であり、0.50〜1.5 重量％とする
のがより好ましい。上記処理剤の合計の付着量が0.20重
量％未満では、小さな衝撃によって糸割れやケバ玉が発
生しやすいという問題があり、2.5 重量％を超えると、
マトリックス樹脂と混合する際に解繊不良が生じやすい
という問題がある。

【００１８】次に、本発明のＣＳの製造法について説明
すると、まず、ブッシング等から引き出された多数本の
ガラスフィラメントに、シランカップリング剤を含有す
る水溶液を、固形分として0.1 〜1.5 重量％となるよう
に付着させて一次処理した後、引き揃えて集束する。シ
ランカップリング剤を含有する水溶液を付着させる方法
としては、噴霧方式、ロールコーター方式等いずれの方
法であってもよいが、アプリケーターと呼ばれるロール
を介して付着させるロールコーター方式が、経済的でも
あり、好ましく採用される。

【００１９】次に、こうして得られたストランドを、所
望の長さにカットする。カットの方法は、特に限定され
ないが、例えば、ゴム、合成樹脂等の弾性体からなるフ
ィードローラと、放射状に植設された多数の刃を有する
カッターローラとの間にストランドを挟んで切断する方
法が好ましく採用される。また、ストランドの切断長
も、特に限定されないが、通常1.5 〜13mmが好ましい。

【００２０】更に、上記で得られたＣＳに、分子量300
以上の有機化合物を含有する溶液又は懸濁液を、固形分
として0.05〜1.5 重量％付着させて二次処理する。有機
化合物を含有する溶液又は懸濁液を付着させる方法は、
噴霧方式を採用するのが好ましい。すなわち、有機化合
物を含有する溶液又は懸濁液を、圧縮空気により微粒子
化して、ノズルから、ＣＳに吹き付ける方法であるが、
付着量の管理と均一性確保のために、回転ドラム内でＣ
Ｓを回転させながら溶液を噴霧する回転ドラム方式を採
用するのが好ましい。

【００２１】分子量300 以上の有機化合物を含有する二
次処理剤を付着させた後、転り振動作用を与える。その
方法としては、例えば、ＣＳを振動板上に乗せ、５〜90
秒間滞留させる方法が好ましく採用される。この間に、
ＣＳは、動的刺激を受けて、円形断面の丸棒状になり、
フィラメント同志が強固に結びついて、集束力が向上す
る。

【００２２】その後、ＣＳを乾燥して、シランカップリ
ング剤を含有する一次処理剤と、分子量300 以上の有機
化合物を含有する二次処理剤との合計付着量が0.20〜2.
5 重量％で、安息角が25度以下の本発明のＣＳを得る。
乾燥方法は、通常行われている方法が採用され、例え
ば、ＣＳを、コンベア上に堆積させた状態で、トンネル
型の熱風乾燥機内を通過させる方法等により乾燥するこ
とができる。なお、本発明において、安息角とは、後述
する実施例に示される方法で測定される角度を意味す
る。

【００２３】

【作用】本発明によれば、多数本のガラスフィラメント
に、シランカップリング剤を含有する一次処理剤を付着
させ、引き揃えて集束し、カッティングを行った後、分
子量300 以上の有機化合物を含有する二次処理剤を付着
させるので、カットの際にバラけたフィラメントが再結
合される。更に、転り振動作用を与えることにより、フ
ィラメント同志が強固に結びついて、しかもほぼ円形断
面の丸棒状をなすＣＳが得られる。

【００２４】こうして得られたＣＳは、フィラメント同
志が強固に結びついていて、バラけにくく、ケバ等の発
生が少なくなる。また、安息角が25度以下であるから、
流動性にも優れている。したがって、自動計量、空気輸
送等における正確性や作業性が向上し、取り扱い中にお
けるケバ立ち、糸割れ、分繊が少なくなる。

【００２５】また、ＣＳの表面には、分子量300 以上の
有機化合物が特定量付着されているが、有機化合物は噴
霧方式により部分的に付着していることにより、マトリ
ックス樹脂と混合する際の分散性にも優れている。

【００２６】

【実施例】

実施例１ブッシングから、繊維径13μｍのＥガラスのフィラメン
ト1000本の束を引き出し、γ−アミノプロピルトリエト
キシシランとエポキシ樹脂エマルジョンとを含有する水
溶液を、固形分として0.80重量％となるように付着させ
て一次処理した後、引き揃えて集束し、ドラムに巻きつ
けてケーキとした。

【００２７】次いで、このケーキ20個からストランドを
引き出して、３mmの長さにカットした後、回転ドラム内
に供給し、回転ドラムを回転させながら、分子量500 の
エポキシ樹脂のエマルジョンを、付着量が固形分として
0.30重量％となるように噴霧して二次処理した。

【００２８】こうして得られたＣＳを、振動板上に落と
して、振動幅2.5 mm、振動数1700cpm 、滞留時間15秒の
条件で転り振動作用を与え、丸みを帯びた太い棒状構造
とした。その後、170 ℃の熱風乾燥機で乾燥して、ＣＳ
を得た。

【００２９】比較例１実施例１と同様なガラスフィラメントに、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシランとエポキシ樹脂エマルジョン
とを含有する水溶液を、固形分として1.10重量％となる
ように付着させ、引き揃えて集束し、ドラムに巻きつけ
てケーキとした。

【００３０】次いで、このケーキ20個からストランドを
引き出して、３mmの長さにカットした後、直ちに170 ℃
の熱風乾燥機で乾燥して、ＣＳを得た。

【００３１】比較例２実施例１と同様なガラスフィラメントに、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシランとエポキシ樹脂エマルジョン
とを含有する水溶液を、固形分として1.10重量％となる
ように付着させ、引き揃えて集束し、ドラムに巻きつけ
てケーキとした。

【００３２】次いで、このケーキ20個からストランドを
引き出して、３mmの長さにカットし、水を噴霧した後、
振動板上に落として、転り振動作用を与え、次いで、17
0 ℃の熱風乾燥機で乾燥して、ＣＳを得た。

【００３３】実施例２実施例１において、一次処理におけるγ−アミノプロピ
ルトリエトキシシランとウレタン樹脂とを含有する溶液
の付着量を固形分として0.30重量％とし、二次処理にお
ける分子量500 のエポキシ樹脂を、分子量100,000 のウ
レタン樹脂に替え、その付着量を固形分として0.10重量
％とした他は、実施例１と同様にしてＣＳを得た。

【００３４】比較例３実施例２において、一次処理におけるγ−アミノプロピ
ルトリエトキシシランとウレタン樹脂とを含有する溶液
の付着量を固形分として0.40重量％とし、二次処理にお
ける分子量100,000 のウレタン樹脂を、水だけに替えた
他は、実施例２と同様にしてＣＳを得た。

【００３５】試験例実施例１、２及び比較例１〜３のＣＳについて、安息
角、嵩比重、流出時間、空気搬送性を測定した。なお、
それぞれの測定方法は以下のようにして行った。これら
の結果を表１に示す。

【００３６】安息角の測定方法図１に示す装置１０を用いて行った。すなわち、上部開
口の直径ａが280mm 、下部開口の直径ｂが20mm、深さｄ
が230mm のロート１１に、ＣＳ１kgを入れた後、下方の
栓１２を開け、下部開口から150mm 下方に設けた150mm
φの円板１３の上に落下させる。ＣＳが全て流出した
後、円板１３上に形成されたＣＳの高さＨを測定して、
傾斜面の角度θを求め、これを安息角とした。

【００３７】流出時間の測定方法図２に示す装置２０を用いて行った。すなわち、開口部
の大きさが20cm×20cmのホッパー２１の下部２２を10mm
開けておき、その下方に振動フィーダ２３を配置してお
く。そして、ホッパー２１に、ＣＳ10kgを入れ、振動フ
ィーダ２３を、振動幅0.3mm 、振動数3000cpm の条件で
振動させて、ＣＳを流出させ、全てが流出するまでの時
間を測定して流出時間とした。

【００３８】空気搬送性の測定方法市販の空気輸送装置（商品名「ウノサワ高濃度気力輸送
装置ＰＳＦ形」、株式会社宇野澤組鐵工所製）を用い
て、ＣＳを、流速2.5m/secで、距離27ｍ（水平24ｍ、垂
直３ｍ）を空気搬送した際の、ケバ玉の有無により評価
した。

【００３９】

【表１】（表中、Ａはγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｅはエポキシ樹脂、Ｕはウレタン樹脂を表す。）

【００４０】表１の結果から、実施例１、２は安息角が
小さく、流動性に優れ、また、搬送中にケバ玉等の発生
が少ないことがわかる。これに対して、分子量300 以上
の有機化合物を含有する溶液又は懸濁液での処理を行わ
ないだけであとは本発明の製造法による比較例２は、安
息角は低いが、搬送注にケバ玉等が発生することがわか
る。また、比較例１、３は安息角が大きく、搬送中にケ
バ玉等が発生することがわかる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シランカップリング剤を含有する一次処理剤を付着させ
て集束したストランドをカッティングした後、分子量30
0 以上の有機化合物を含有する二次処理剤を付着させる
ことにより、カットの際にバラけたフィラメントが再結
合される。そして、更に転り振動作用を与えることによ
り、フィラメント同志が強固に結びついて、しかもほぼ
円形断面の丸棒状をなすＣＳが得られる。このＣＳは、
フィラメント同志が強固に結びついていて、安息角が25
度以下であるから、流動性に優れており、自動計量、空
気輸送等における正確性や作業性が向上すると共に、取
り扱い中におけるケバ立ち、糸割れ、分繊が少なくな
る。また、ＣＳの表面に、特定量の分子量300 以上の有
機化合物が部分的に付着されているので、マトリックス
樹脂と混合する際の分散性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】安息角の測定に用いた装置を示す説明図であ
る。

【図２】流出時間の測定に用いた装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０安息角を測定する装置２０流出時間を測定する装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シランカップリング剤を含有する一次処
理剤を固形分として0.1 〜1.5 重量％付着され、更に分
子量300 以上の有機化合物を含有する二次処理剤を固形
分として0.05〜1.5 重量％付着され、かつ、前記一次処
理剤と前記二次処理剤との合計付着量が固形分として0.
20〜2.5 重量％とされており、安息角が25度以下である
ことを特徴とするガラスチョップドストランド。
【請求項２】多数本のガラスフィラメントに、シラン
カップリング剤を含有する水溶液を、固形分として0.1
〜1.5 重量％付着させて一次処理した後、引き揃えて所
定長さにカットし、次いで、分子量300 以上の有機化合
物を含有する溶液又は懸濁液を、固形分として0.05〜1.
5 重量％付着させて二次処理した後、転り振動作用を与
え、更に乾燥することにより、前記一次処理剤と前記二
次処理剤との合計付着量が固形分として0.20〜2.5 重量
％で、安息角が25度以下であるガラスチョップドストラ
ンドを得ることを特徴とするガラスチョップドストラン
ドの製造法。
【請求項３】前記有機化合物を含有する溶液又は懸濁
液を、噴霧方式により付着させる請求項２記載のガラス
チョップドストランドの製造法。