JPS5915096B2 - 集束した硝子長繊維回巻体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集束した硝子長繊維の乾燥方法に関するもので
ある。

集束した硝子長繊維は、溶融した硝子をブッシングから
引出し、後述のマンドレルの高速回転を利用して延伸し
、結合剤水性液を附与して適当本数の個々の硝子長繊維
（単繊維）を集束し、この集束された硝子長繊維束の１
本又は複数本を高速で回転するマンドレル上にマンドレ
ル軸方向に綾振りせしめつつ巻取ることによって製造さ
れる。

従来綾振り装置としては一対の回転するトラバースワイ
ヤーが使用され、集束された硝子長繊維束（以下ストラ
ンドという）はマンドレルに嵌挿密着せしめた紙管上に
紡錘形をなした回巻体（以下ケーキという）として巻取
られる。

ケーキは通常乾燥後巻戻しを行ない次工程に送られる。

例えば巻戻しつつ所定本数のストランドを引揃えてロー
ビング状とし、回転軸に平行に往復運動するトラバース
装置で案内しつつ巻取り円筒形（チーズ状）の回巻体（
チーズ状ロービングという）とする。

（この方法を以下間接法という。）なお、この際トラバ
ース装置のトラバース巾を次第に減少せしめることによ
り端面にテーパーを有するテーパー付チーズ状の回巻体
を製造することもでき、本発明においてはこのようなテ
ーパーを付したチーズ状回巻体も含み以下単にチーズ状
回巻体と呼び、又この形状を円筒状と呼ぶ。

チーズ状ロービングの製造には上述のように２回の巻取
り工程を必要とするため、最近ストランドに集束される
単繊維の数を極めて太きくシ、このストランドをマンド
レル上にマンドレル回転軸に平行に往復運動するトラバ
ース装置で案内しつつチーズ状に巻取る方法（以下直接
法という）が提案されている。

本発明はこの直接法によって得られたチーズ状ロービン
グの乾燥方法に関するものである。

直接法によるときはチーズ状ロービングを一工程で得る
ことのできる利点があるが、次のような難点のあること
が判明した。

即ち、直接法によつて得られるチーズ状ロービングは結
合剤水性液に起因する水分を含み湿潤状態に保たれてお
り、チーズ状に巻取られた状態で乾燥炉に送り含まれる
水分を蒸発せしめる必要があるが、この際蒸発に伴う水
分の移動は軸方向に沿って円筒状の端面（以下端面とい
う）に向は多く行なわれる（ロービング同志の間の隙間
は円筒形の軸に垂直な方向よりむしろ軸に平行な方向に
多く存在する傾向があるためと思われる。

）。この水分の移動に伴い結合剤も軸方向に端面に向っ
て移動し端面付近のロｉピング中に含まれる結合剤の量
は他の部分のロービングに比し著しく多くなり、又この
部分の結合剤の含有量は他の部分に比し変動が大きい傾
向があり、このためロービングをＦＲＰの補強用として
使用しロービングに樹脂を含浸せしめる際の含浸速度、
樹脂の含有量に差が生ずることがある。

このような含浸特性の差は通常の用途についてはさ程大
きい問題とはならないが厳密に一定な含浸特性が要求さ
れる用途については直接法に依って得られたチーズ状ロ
ービングを使用することに難点が生ずる。

間接法においても紡錘状ケーキを乾燥する際その表面ス
トランドの結合剤含有量が他の部分に比し多くなったり
、含有量に変動が生じたりする傾向はあるが、この傾向
は直接法における端面の場合に比し小さく、シかも間接
法にあってはこの表面部分は巻終りに形成され、巻戻し
に当って最後に引出されるためこの部分だけ廃棄するこ
とが可能であり、又この部分は引出しが困難であり廃棄
されることが多い等の事情のため従来結合剤の含有量の
過剰、変動については重大な問題は発生しなかった。

しかるに直接法にあっては硝子繊維の乾燥はチーズ状に
巻取られた状態で行なわれ結合剤の含有量が大きくなっ
たり、変動したりする傾向は端面において著しい。

そしてロービングのうち端面を形成する部分は長いロー
ビングの全長に亘ってほぼ一定の間隔をおいて規則的に
分布しているため、間接法における表面部分と異なり廃
棄することができずそのまま使用され、しかも間接法に
比し、この部分に存在する結合剤の過剰量或は変動量が
太きいため上述のように高品質が要求される場合には直
接法によるロービングの使用に難点が生ずるという新し
い問題が発生するに至った。

本発明者はかかる難点を解決するため検討を重ねた形果
、 （１）結合材水性液を附与して集束した硝子長繊維を回
転するマンドレル上にマンドレル軸に平行に往復運動す
るトラバース装置で案内しつつチーズ状に巻取り、得ら
れたチーズ状の回巻体の両端面に湿潤状態において変形
しうる蒸発制御部材を密着せしめて結合剤に含まれる水
分を蒸発せしめること、 （２）結合剤を附与して集束した硝子長繊維を回転する
マンドレル上にマンドレル軸に平行に往復運転するトラ
バース装置で案内しつつチーズ状に巻取り、得られたチ
ーズ状の回巻体の両端面に吸湿性で且つ湿潤状態におい
て変形しうる多孔質体を密着せしめて結合剤に含まれる
水分を蒸発せしめること、 により好適な結果の得られることを見出し本発明として
提案したものである。

本発明の方法によって乾燥を行なうときは直接法により
形成されたチーズ状ロービング回巻体の端面部分を形成
するロービング部分の結合剤の含有量は他の部分と殆ん
ど同一で変動量も極めて少く、直接法によって品質の一
定したロービングをうろことができ、本発明の方法は工
業上極めて有効なものである。

次に本発明を更に具体的に説明する。

本発明において結合剤としては酸ビ系、エポキシ系、ポ
リエステル系のエマルジョンタイプ或はソルブルタイプ
の樹脂を主成分とし、カップリング剤、界面活性剤など
を添加したものが使用できる。

このうち水溶性成分が多い結合剤を使用した場合従来直
接法においては端面部における結合剤の過剰、変動は特
に大きい傾向があるが、本発明の方法を使用するときは
この種結合剤を用いた場合でも結合剤の過剰、変動を極
めて小さくすることができ、本発明は水溶性成分の多い
結合剤を用いた場合特に有益なものである。

上述のような結合剤は固形分含有量２〜８係程度の水溶
液或は分散液（以下結合剤水性液という）の形で使用し
、結合剤水性液をロールコーク−等で塗布しつつ硝子繊
維をブッシングから引出し、高速で回転するマンドレル
上に嵌挿した紙管上に巻取る。

この際硝子繊維は高速で引張られて延伸される。

なお、この際グラファイト製シューのような集束器を使
用し個々の硝子繊維（硝子単繊維〕を集束し結合剤によ
って結合して一体のロービング状となし、軸に平行に往
復運動するトラバース装置で案内しつつ巻取りを行ない
チーズ状ロービングを直接形成せしめる。

硝子単繊維の集束本数は通常１，０００〜２，０００本
程度である。

巻取完了後得られたチーズ状ロービングを紙管とともに
マンドレルから取外し、この湿潤状態にあるロービング
を加熱、乾燥装置に送り、水分を蒸発させて乾燥せしめ
るとともに結合剤を加熱し硬化せしめる。

この際前述したように水分の蒸発に伴い端面方向に向け
て水分の移動が行なわれ易く、結合剤も水分とともに端
面に移動し、端面部分の結合剤の含有量が増大するとと
もに、含有量の変動（バラツキ）も他の部分に比し犬と
なる傾向がある。

例えば端面部分の結合剤の含有量は他の部分の結合剤含
有量に比し数倍程度に達し又そのバラツキの巾も数倍程
度に達することがある。

本発明者はかかる難点を解決し端面部分も含め結合剤含
有量が均一なチーズ状ロービングを直接法によって得る
ための乾燥方法について検討を重ねた結果、直接法によ
って得られたチーズ状ロービングの両端面を覆って湿潤
状態において変形しうる蒸発制御部材を密着せしめた状
態で加熱乾燥を行なうことにより好適な結果の得られる
こと、並びに蒸発制御部材として吸湿性多孔質板を使用
することにより特に好適な結果の得られることが見出さ
れた。

本発明の作用に就いては充分明らかでないが、およそ次
のもののように考えられる。

蒸発制御部材は湿潤状態において自由に変形できる性質
を有しているため、チーズ状ロービングの端のロービン
グの交錯によく追従して変形し、端部表面に隙間なく密
着するので端面のロービングは水分の移動、乾燥に対し
均一な状態に保たれるとともに、蒸発制御部材により端
面よりの水分の蒸発が抑制される結果、端面への水分の
移動が減少するため、端面の結合剤の含有量が均一に保
たれ、又結合剤の増加が抑制される。

蒸発制御部材として吸湿性、多孔質板を使用した場合に
は端面からの蒸発水分が減少するとともに、端面迄移行
した結合剤は端面に停滞することなく多孔質状体に容易
に移行することが端面における結合剤量を減少せしめる
のに大きな効果を有するものと思われる。

本発明において蒸発制御部材とは、水分の蒸発、移動を
抑制、制御するような部材をいう。

蒸発制御部材を形成する材料としてはフィルム状或はシ
ート状のプラスチック、ゴムのような水分を透過しない
材料を用いることもできるが、スポンジ状のゴム、プラ
スチック板或は紙類のような吸水性を有する多孔質材料
が特に好適に使用できる。

蒸発制御部材として水分を透過しない材料を使用し端面
に密着せしめた場合、端面からの水分の蒸発はほぼ完全
に抑制される。

しかしながらこのような部材を用いた場合、端面との密
着が充分均一に行なわれないと密着の不完全な部分を通
して多量の水分が蒸発し、この部分の結合剤含有量が大
巾に増加する恐れがあり、吸湿性多孔質板を用いること
によって特に良好な結果をうろことができる。

又吸湿性を有する多孔質材料を使用した場合、蒸発量の
抑制効果は水分を透過しない材料を使用した場合に比し
相当小さいが、端面迄移行した結合剤は端面に停滞する
ことなく多孔質体中に容易に移行し、水分は多孔質体を
通して蒸発し、後述の実施例に示すように特に好適な結
果をうろことができる。

なお、本発明にいう吸湿性とは板状体を構成する材料自
身が吸湿性であることを意味するものではなく、ゴム又
はプラスチック製スポンジのように使用される（加工さ
れた）状態で吸湿性を有するものであれば、多孔質体と
して使用することができる。

又湿潤状態において変形しうる板状体とは、湿ったチー
ズ状ロービングに押圧されロービングの水分を吸収して
湿潤状態となったときに自由に変形して端部においてロ
ービングの交錯した状態に追従してロービング表面に隙
間なく密着しつるものをいう。

例えば比較的硬い紙類は乾燥状態においては比較的塑性
変形が困難であるが、湿った状態では塑性変形が極めて
容易であり、ロービングの表面に隙間なく密着させるこ
とができる。

このような材料としてはゴム製スポンジのように弾性変
形しうるもの、紙類のように塑性変形しうるもの、或は
二つの性質を兼備したものも含むものである。

上述の性質を備えた多孔質板としては、例えば厚み５〜
３０鬼程度のゴム或はプラスチックスポンジ、和紙、新
聞紙等の紙類を使用することができる。

紙類は比較的薄いものを重ね合わせて使用するのがよく
、その使用枚数は紙の種類、厚み、作業条件等に応じて
定められるが、通常数十枚程度とするのが適尚である。

上述の多孔質体をチーズ状ロービングの端面に係合させ
、例えばスプリングの弾力で引張り合う一対の有孔アル
ミニウム板のような治具を使用して端面に密着させた状
態で加熱炉に送り加熱乾燥を行なう。

加熱温度、加熱時間はロービング、結合剤の種類、ロー
ビングの巻きの状態及びその大きさ、水分含有量等に応
じて相関連して定められるが、１０５〜１４０°Ｃ，５
〜３０ｈｒ程度であり、多孔質板を使用しない場合と実
質的に同一条件で結合剤の乾燥硬化を完了しうる。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １ ブッシングから引出され、マンドレルの高速回転により
延伸された太さ１５μの硝子長繊維にエポキシ系バイン
ダー（固形分含有量５係）を塗布し、２，０００本集束
し、マンドレル軸方向に往復運動するトラバース装置で
案内しつつマンドレル上に嵌挿された外径１５０Ｘの紙
管上に巻取り、長さ３００％、外径２８０％のチーズ状
ロービング１を得た。

このロービングの平均の結合剤含有量は固形分として０
．６ ％、水分含有量は１３係であった。

このロービング１をマンドレルから抜き取り、ロービン
グ１にマンドレルより若干小径の中空円筒体２を挿入し
た。

円筒体の端部にはロービングの外径とほぼ等しい直径を
有し且つ直径１０鬼の小孔４を１０％間隔で多数設けた
ステンレス円板３が固定されており、又ステンレス円板
には円形の新聞紙５が５０枚重ねられている。

次いで、同様の新聞紙５′を５０枚、小孔４′を有する
ステンレス板３′に重ね、ねじ６を用いて円筒体２′に
しめつけることにより新聞紙５，５′をロービング１の
端面７，７′に押圧して密着させ１１０℃に２４ｈｒ加
熱乾燥した場合の端面の結合剤の含有量の最大、最小値
及び内部の結合剤含有量の最大、最小値は夫々０．８２
係、０．６係；０．６４係、０．５６係であった。

これに対し単にロービングを１１０℃に２４ｈｒ加熱し
て乾燥した場合の端部の結合剤含有量の最大値、最小値
は夫々８．５％、５．３％、内部の結合剤含有量最大値
、最小値は夫々０．６４％、 ０．５６係であった。

実施例 ２ 実施例１の結合剤に代え、酸ビ系エマルジョンでバイン
ダ（固形分含有量３．５ ％ ）を使用した他は実施例
１と同様にして得らえた、結合剤含有量０．４２％、水
分含有量１３係のチーズ状ロービングの端面に厚さ２０
′ｆｒＶｒｒＬのプラスチックスポンジを実施例１と同
様に端面に密着させ１１５°Ｃに２４ｈｒ加熱、乾燥し
た場合の端部及び内部の結合剤の含有量の最大値及び最
小値は夫々０．４１％。

０．４３係；０．４５係、０．４０％であった。

これに対し単にロービングを同一条件で加熱乾燥した場
合の端面及び内部の結合剤の含有量の最大値、最小値は
夫々２．５係、１．２係；０．４５係。

０．０４係であった。

実施例 ３ 実施例１の新聞紙、実施例２のスポンジに代え、厚み１
鬼のゴムフィルムを使用した場合の端面の結合剤及び内
部の結合剤の含有量は次の通りであった。

実施例１と同一条件の場合 １．８係、０．５８係；０．６４係、０．５６係実施例
２と同一条件の場合 １．１係、０．４４係；０．４５係、０．４、

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の詳細な説明するための断面図である。 なお図中１はロービング、５は新聞紙、Ｉはロービング
の端面を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 結合剤水性液を附与して集束した硝子長繊維を回転
   するマンドレル上に、マンドレル軸に平行に往復運動す
   るトラバース装置で案内しつつチーズ状に巻取ることに
   よって得られる湿潤した硝子長繊維回巻体に含まれる水
   分を蒸発せしめる硝子長繊維の乾燥方法において、得ら
   れた回巻体の両端面に湿潤状体において変形しつる蒸発
   制御部材を密着せしめた状態で乾燥することを特徴とす
   る硝子長繊維の乾燥方法。 ２ 結合剤水性液を附与して集束した硝子長繊維ヲ回転
   するマンドレル上に、マンドレル軸に平行に往復運動す
   るトラバース装置で案内しつつチーズ状に巻取ることに
   よって得られる湿潤した硝子長繊維回巻体に含まれる水
   分を蒸発せしめる硝子長繊維の乾燥方法において、得ら
   れた回巻体の両端面に湿潤状体において変形しうる多孔
   質体を密着せしめた状態で乾燥することを特徴とする硝
   子長繊維の乾燥方法。