JPS58213650A - ガラスチヨツプドストランドおよびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として熱可塑性及び熱硬化性樹脂強化用に用
いられる集束性が良好で、断面形状が円形又は楕円形の
ガラメチ５ツブトストランド（以下チ剪ツブという）及
びその製造法に関する。

従来から熱硬化性又は熱可塑性樹脂等にチョップを添加
することによって成形品の強度９弾性率。

熱変形温度などの物性を改良することは良く知られてい
る。

近年、成形品の生産効率を向上するために９機械成形特
に、射出成形機を利用した成形法が非常に多くなった。

これらの機械成形法において熱可塑性樹脂の場合、チョ
ップと樹脂及び充てん剤の配合割合を一定に保ち、自動
供給装置によって押し出し機中に混合物−を供給して強
化材入ペレットを製造し、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、或いは直接射出成形機中
にチョップと樹脂を同時に供給して成形品が製造される
。自動供給装置を使用する場合、チ屓ツブの吐出量がほ
ぼ一定（以下自動計量性という）でなければ、成形品中
のガラス含有率が一定とならず。

強度のバラツキが大きくなり、結果として材料の信頼性
を低下せしめ、不良品を作ってしまうという致命的な欠
陥を有することになる。

一方９強化材人熱硬化性樹脂成形品は硬化剤や充てん剤
などを均一に混線した樹脂混合物にチョップを混合する
ことによって得られる。具体的には攪拌機中で樹脂およ
び硬化剤を均一に混合し。

この混合物をニーダ−に入れて充てん剤等と良く混ぜ合
わせてペースト状とする。このペースト中にチョップを
入れ混合攪拌する。この時チｙツブ添加後の混線時間を
長くすると生産効率が低下するのみならず、チョップが
細断され、成形品の機械的強度の低下をきたすのででき
るだけ短時間に′しかも均一に混練する必要がある。従
来熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の強化材用チ誠ツブに
は１．５箇、３園、６■、１３−切断長のものが使用さ
れている。これに使用されているガラス繊維はブッシン
グから引き出されたガラスフィラメントに回転ローラー
を介して表面処理剤を塗布し、ストランドに集束後１紙
管をさしこんだ高速回転ドラムに巻き取られる。このス
トランド巻体（以下ケークという）を内部から巻き戻し
つつ切断しテロップとする。具体的な切断方法は回・転
軸に平行で所定の間隔に複数枚の板状刃が設置された回
転バレルとこれと対峠し圧接した回転ゴムロールの間に
ストランドを供給して切断する方法が一般的に行われて
いる。この場合集束したストランドは回転軸とゴムロー
ル間で圧壊されてるため、もとの集束性を保ったチーツ
ブの外に単繊維状の切断物やこれらがからまり合った綿
状のものを含むことが多い。特に切断長の短い時にこの
傾向が強くなる。

綿状化したものを含むチョップは嵩密度（一定体積あた
りの重量）が低下し、自動供給装置での計量性が悪くな
り、喰込み性や樹脂との混線作業性が悪くなるため生産
効率の低下や成形品強度のバラツキが大きくなる。もと
のガラスフィラメントに塗布する表面処理剤の種類或い
は切断工程の工夫によって集束性の比較的良好な綿状物
の少ないチョップを得ることもできるが、従来の製造法
ではチョップの断面形状が扁平なものしか得ることがで
きないために、自動供給装置への供給及び排出の際円滑
性に欠は計量精度が落ちることはさけられない。

本発明者は自動計量性が良好であり、スクリエ一式押し
出し装置を用いて強化熱可塑性樹脂を製造する際に原料
の喰込み性が良く、少ない回転数で多量のガラス繊維強
化樹脂を吐出できるチ１ツブ又はニーダーを用いて強化
材入熱硬化性樹脂混和物を製造する際に、短期間で均一
混合できるチョップの形態を鋭意検討した結果、断面形
状が円形又は楕円形で嵩密度がＱ、７Ｑｆ／ｌｃ以上の
ものが適していることを見いだし本発明に到達した。

具体的方法としては、従来法で切断されたモノフィラメ
ントが混入した断面形状が扁平なチョップに水或いは処
理剤等を添加しつつ一定時間動的刺激を与えることによ
り切断されたチョップは断面がまるくなり、かつ又混入
毛羽をも再集束することができ併わせて造粒的な効果（
以下ラウンド効果という）も見られ、流動性の非常にす
ぐれたチョップを得ることができることを見いだした。

この効果は水或いは処理剤等の添加のタイミングに左右
されるものではない。

本発明を使用して強化される熱可塑性樹脂としては任意
のものを使用できる。例えばポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレートなどの芳香族線状ポリ
エステル、ポリ−ε−カプロラクタム、ポリヘキサメチ
レンアジパミドなどのポリアミド、ボリア士タール、ポ
リカーボネートなどがある。

本発明を使用して強化される熱硬化性樹脂としては１例
えば不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などがあ
る。

本発明に用いるガラス繊維としては任意の組成のもの、
Ａガラス、Ｃガラス、８ガラス、Ｂガラスなどを用いう
るが、特に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ガラスが最も好ましい。

本発明のチョップはその長さが１．５ｓａｍ以上１０ｍ
＋未満で嵩密度が０．７０に仕以上、断面形状が円形又
は楕円形見に詳しくは断面長径と短径の比が１０以下の
ものである。かかる条件を充すチロツブであれば任意の
ものを用いうるが使用される樹脂に適した表面処理剤を
施したものが望ましい。

表面処理剤は高分子物質を水に分散せしめた集束剤、使
用樹脂との結合力を強めるカップリング剤、製造工程で
の単繊維切れの防止又は適切な風合いを賦与するための
界面活性剤、ストランドを切断して加工する際に切断装
置及びその周囲への付着を防止するための静電防止剤な
どを単独又は混合して用いることができる。更−詳しく
述べれば、集束剤としては酢酸ビニル樹脂、ポリウタレ
ン樹脂、二余キシ樹脂、ウレタン樹脂などの高分子物質
の水分散液を用いる。カップリング剤としてはビニルト
リエトキシシラン、ビニル−トリス（ｚ−メトキシ、エ
トキシ）シラン、α−メタクリロオキシプロビルートリ
メトキシシラン、α−アミノプロビルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−β（アミノエチル）、α−アミンリプロピルト
リメドキシシラン、α−グリシドオキシプロビルメトキ
シシラン、α−メルカプト−プロピルトリメトキシシラ
ンなどを用いる。

界面活性剤としてはテトラデシルアミン酢酸塩。

ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどのカチ
オン性界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノ
オレート、ポリエチレングリコールモノステアレートな
どの非イオン性界面活性剤。

ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、ラウリル硫酸アン
モニウム塩などのアニオン性界面活性剤などが用いられ
る。静電防止剤としてポリビニルベンジルトリメチルア
ンモニウムクロライドＮジーチル置換３．５−メチルピ
ペリジニウムクラライド塩などの第４級アンモニュウム
塩や塩化リチウムなどの吸湿性無機質塩などが使用でき
る。

これらの表面処理剤の素材は単独又は混合物と、して用
いられ，水分散又は水溶液状態として賦与される場合が
多いが，有機溶剤に溶かした溶液として供給される方法
でもさしつかえない。

本発明によるチロツブを得るために用いられる切断装置
は従来のチ調ツブ製造用のものでよく。

一般的には回転軸に板状刃を植えこんだ回転ローラーと
これに圧接したゴムローラーからなる前記と同一の形式
の装置が使用できる。チ膳ツブは表面処理剤を塗布した
のち直ちに切断する方法や乾燥して水又は溶媒を除去し
表面処理剤をガラス繊維に固着せしめたのちケークから
巻き戻したストランドを切断する方法によって得られる
。切断前のストランドが乾燥状態である場合は切断前に
走行するストランドに適当の水又は処理剤をスプレーノ
ズルを介して噴霧状に均一に吹きつけ，一方切断前のス
トランドが湿り状態である場合には水又は処理剤を乾燥
ストランドの場合と同一の方法によって、保有水分を適
正水分率になるまで添加制御しつつ付与する。このよう
にして水又は処理液を付与されたストランドは切断時の
切断ローラー面の冷却効果と水膜潤滑効果とにより、切
断刃の切味を持続せしめることが出来、さらに、切断さ
れたフィラメント又はストランドのラウンド化効果をた
かめ、使用する樹脂との相溶性を向上する。例えば噴霧
状に吹きつけられる処理液はこの目的に適したものであ
れば、任意のものを使用できるが、前記の紡糸工程で使
用した表面処理剤と同様の素材を単独又は混合して使用
することもできる。

添加水分率の制御はスプレーノズルの噴霧圧力又は噴霧
ノズルの口径或いは本数を変化させることによって行な
う。

ラウンド化効果をたかめたり、使用樹脂との相溶性を向
上させるためにはラウンド化工程中に前記処理液を噴霧
することも可能である。

以ｈ　以１ 本発明のチ≦ツブの切断長は１．５ｗ５−１０１１Ｉｌ
ｓのもの千填 が好適に使用できる。切断長が１．５＋ｗ＋浜中の場合
には成形品の補強効果があまり期待されず、１０ｍｅＪ
−をユ九る に４−場合は自動供給性が悪くなるため成形品の強度に
バラツキが発生して好ましくない。チョップの断面形状
が円形又は楕円形であることが好ましいのは勿論である
が、断面の長径と短径の比が１に近い、すなわち円に近
いものが好ましい。真円でなくとも楕円形に近いもので
あれば自動供給性フィラメント塊が混入したり、集束性
の悪いモノフィラメントに近い細いストランドが多く混
入したチョップは嵩密度が低下し、特に嵩密度０．７０
か仕↓票の場合には自動供給性が低下するので好ましく
ない。

上記の集束性の良い、断面形状が円形又は楕円形であり
、かつ嵩密度の高いチョップは以下に述べるようにケー
クから巻き戻された細事な通常のストランドを切断後、
動的刺激を与えることによって製造される。ストランド
が切断されてチョップとなる時に、フィラメントどおし
を接合せしめている表面処理剤によって保持された集束
性が低下してフィラメント及び削離して元のストランド
より細（なったストランドを多量に含むストランド集合
体が製造される。このストランド集合体は紡糸中、或い
はストランド走行中に付加された水又は処理剤を含有し
ている。このストランド集合体に動的刺激を加えること
によってフィラメント同志、フィラメントとストランド
およびストランドどおしが水又は処理液の作用によって
接合し。

次第に断面形状が円形又は楕円形のストランドに変化、
いわゆるラウンド化していく。このラウンド化現象は刺
激時間、刺激方法、付加される水又は処理剤の量、質に
よって制御され、−主条件の下ではチ璽ツブの単位重量
と長さが平均化された断面形状が円形又は楕円形に近い
ストランドが得られるよ、うになる。

動的刺激を賦与してラウンド化を行なう段階において、
更に超音波を加えたり、加熱することによってラウンド
化効果を高めうる場合もあ、る。、動的刺激を与える方
法としては、水又は処理液を含んだチＶツブを振動コン
ベアの堰を設けたトラフの中に入れて連続的に揺動せし
めラウンド化する方法や円筒状容器に入れて円筒を連続
的に回転し、接合せしめる方法などが有効であるが、そ
の手段は本記述に伺らそめ範囲を制限されるものでない
。

以下実施例により本発明を詳細に述べる。なお本実□施
例中チ鱈ツブ長さ及び断面径の測定は採取チョップを四
分割し、そのうちの一つから１００本のストランドを無
作為に選びだして、その長さを拡大投影機を用いて測定
し、その断面径をマイクロメーターで測定した。自動計
量性については容量式自動計鰍機（アクリソン社製１０
５ｚフィダー）にチョップを入れて１分間に吐出される
量について５０回測定し、変動率を下式によってもとめ
た。

５０回の吐出量の標準偏差 ｕｍｉ　動率（１）＝５０回の吐出量の平均値　　×１
００チョップの嵩密度は１００Ｆのチョップの体積を測
定して次式により算出した。

嵩密度（ｆ／ｆｒ、）　＝　−ｍ−」町セ１−一一１０
０ｔのチｖａｙブ体積（Ｃｔ、） 実施例１ 第１図に示すよう一ブッシング（１）から８００本のモ
ノフィラメント束（５）を第１表に示す配合の表面処理
剤（４）を付与しつつ、高速回転しているドラムに巻き
つけ、平均フィラメント径１２μのケーク（７）を得た
。ついで乾燥を行わずに直ちに第２図に示すように１５
個のケーク（７）のストランドを束ねて走行中のストラ
ンドに水（１１）又は処理液（１１）を噴霧状態で賦与
したのち、切断装置（膨出製作所製Ｘ１２）　（１３）
、　（１４）で３ｍに切断した。切断されたチョップ（
１７）は底面部に流れを阻むせき（１８）を３ケ所に設
置した振動トラフ（１５）の中に供給される。振動トラ
フ中のチョップ（１７）には、水（１１）又は処理液（
１１）が均等にふりかかるように噴霧状態で添加される
。トラフ内のチ５ツブは振動と水（１１）又は処理液（
１１）を与えられながら前方へ流れ進んでいくが、振動
トラフ（１５）内の堰（１８）に前進を阻まれて堰の内
側であふれ出るまで反転を続ける。反転を続けることに
よってラウンド化が進み、扁平な断面形状が円形又は楕
円形になりながら、水（１１）又は処理液（１１）を含
んだストランド又はフィラメントの１部が接合されてい
く。更に又、ラウンド化されることにより、それぞれの
チョップの単位重量と大きさが平均化する効果も併せ有
するようになる。このようにして得られたテロップの特
性を第２表の実施例１−４に示した。

同様にして比較例１〜４として第１表の配合組成から成
る表面処理剤を塗布したケークを１３０℃で８．０時間
乾燥し、走行ストランドに水を噴霧状態で付加すること
なく切断する従来の切断方式によって得られたチョップ
の特性を測定して第２表に示した。又比較例５−８には
比較例１〜４と同じ方法によって得られた乾燥ケークか
らの走行ストランドに水を噴霧状態にして付加したのみ
でラウンド化工程なしで得られたチョップの特性も第２
表に示した。

第１表 このようにして得られた実施例及び比較例として示した
チョップを単軸ベント付押し出し機のホッパーにチ試ツ
ブとポリブチレンテレフタレートペレットを重量比３０
　；　７０の割合で供給し、ガラス繊維強化ポリブチレ
ンテレフタレート樹脂ペレットを作製した。この時のホ
ッパ一部のチ屓ツブの喰い込み性を観察した。得られた
ガラス繊維強化ペレットを用いて、射出成形した成形品
の物性値を測定した。これらの結果を第２表に示した。

第２表の結果から９本発明による実施例によって得られ
たチョップは自動計量性が良好で、混線作業性に優れて
いることが明らかである。

第２表

【図面の簡単な説明】

第１図はガラス繊維紡糸装置概略図、第２図は。 本発明の実施例に係わるチョップ製品の製造装置の概略
図である。第３図は第２図中に示した振動トラフの斜視
図、第４図は振動トラフ中のチョップが振動トラフの揺
動により反転しなから造粒化していくようすを透視図で
示したものである。第４図中のＣの矢印は造粒中のトラ
フの動きを示したものである・ 符号の説明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ！　ストランドの断面形状が円形又は楕円形で。 その長さが１．５ｍ以上１０−以下、嵩密度が０．７０
   ２摩以上のガラスチ式ツブトストランド。 ２　断面の長径と短径の比の平均値が１０以下の特許請
   求の範囲第１項記載のガラスチロツブトストランド。 ３　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せしめて
   切断し、切断されたガラメチ３ツブトストランドに対し
   て、動的刺激を与えることによりガラスチ日ツブトスト
   ランドを円柱化せしめ、およびまたはストランド同志を
   接合して乾燥せしめることよりなる断面形状が円形又は
   楕円形で嵩密度が０．７０ｆ／ｌＣ以上のガラスチ冒ツ
   ブトストランドの歎胤−一４　ガラス繊維用処理剤が、
   シランカップリングを含む水溶液である特許請求の範囲
   第３項記載のガラスチミップドストランドの製造方法。 ５　ガラス繊維用処理剤が、高分子分散物質を含む水又
   は有機溶剤の溶液である特許請求の範囲第３項記載のガ
   ラスチ買ツブトストランドの製造法。 ６　ガラス繊維処理剤が界面活性剤を含む水又は有機溶
   剤の溶液である特許請求の範囲第３項記載のガラスチ震
   ツブトストランドの製造法。