JPS63282057A - ガラス繊維のロ−ビングの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガラス繊維のロービングの製造方法に係り、特
にフィラメントワインディング法などによるＦＲＰの製
造に有用な、ガラス繊維のスプリットストランドロービ
ングの製造方法に関する。

［従来の技術］ ガラス長繊維の最大の用途は、複合材料の強化用であり
、強化するマトリックスとしては熱硬化性樹脂、熱可塑
性樹脂、ゴム、石コウ、セメント、金属などがある。こ
の中で最も発達しているのが熱硬化性樹脂との組合せに
よる複合材料で、一般にＦ　ＲＰ　（ｆｉｂｅｒｇｌａ
ｓｓ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｓの略）と
呼ばれている。ＦＲＰに使用される熱硬化性樹脂は不飽
和ポリエステル樹脂が中心で、その他、フェノール樹脂
、エポキシ樹脂なども使用される。ＦＲＰ製品は例えば
ヘルメット、ベンチ、スキー、釣竿、船、浴槽、ロケッ
ト、容器など、幅広い分野に採用されている。

ＦＲＰ製品の製造法としては、フィラメントワインディ
ング法、ハンドレーアツブ法、スプレーアップ法あるい
はシートモールディングコンパウンド法、バルクモール
ディングコンパウンド法などが行なわれている。

ＦＲＰ製品のなかでも特に断面円形状のものの製造には
、一般にフィラメントワインディング法が採用されてい
る。この方法は、ガラス繊維のロービングを熱硬化性樹
脂の液に浸漬して型に巻き付けて成形する方法であり、
巻き付けに際し、型を回転する方法と、型を固定して樹
脂液を浸漬させたロービングを巻き付ける方法とがある
。

フィラメントワインディング法による製品は、ガラス繊
維含有率を７０％以上にすることもでき、ＦＲＰ製品中
最も強度が高く精密な製品がつくれる方法である上、自
動化や、巻き方によりいろいろな方向性をもたせること
も可能で、高級製品の量産にも好適な方法である。

ところで、フィラメントワイディング法によりＦＲＰを
製造する際には、ロービングを型に巻き付ける際の巻き
付は効率の面から、ロービングはフィラメント数の多い
ものほど好ましい、一方、ロービングの樹脂液の含浸性
能の面からは、ロービングの長さ方向に直交する断面の
厚さが薄いものほど好ましい。

また、ハンドレーアツブ法やスプレーアップ法でも、薄
く偏平なロービングを用いれば、含浸性の向上、成形型
への型なじみの向上が図れ、好適である。

従来、フィラメントワインディング法等に好適なガラス
繊維材料として、ガラス繊維のスプリットストランドの
ロービングが用いられているが、その製造方法としては
、細く偏平なストランドを複数本引き揃えてロービング
とする（特開昭５６−１４６７９４）が知られている。

しかしながら、この方法は、偏平ストランドを作製して
ケーキ状にしてから、複数のケーキからストランドを引
き揃えてロービングとするため、工程数が多く効率が悪
い上に歩留も悪い、このため、相当にコスト高となると
いう欠点がある。

これに対し、ガラス繊維のフィラメントを直接スプリッ
トストランドとして巻き取ることにより、工程数を低減
したダイレクトロービングの製造方法が提案されており
、例えば第２図（特開昭５７−３５０５５）又は第３図
（特開昭５９−１３８５６７）に示すようなものが知ら
れている。

第２図及び第３図に示す方法は、いずれもブッシング１
のチップから引き出される多数のフィラメント２を、ギ
ャザリングシュー（集束具）４を用いて何本かの繊維束
５に分割し、それぞれの繊維束の群を巻取装置６のトラ
バースガイド７に至るまで分散させ、あるいは、平行に
軽く密着させるように案内して、回転円筒８に巻いて、
ロービング２０とするものである。なお、第２図及び第
３図において、３はバインダーアプリケータ、また、９
は分割調整ギャザリングシュー、１０はロービングの端
面がフェザ−エツジとならないようにトラバースガイド
のターン部で分割された織維群を、平行密着させるため
の端面調整棒である。

このような方法において用いられるトラバースガイド７
として、第４図に示すように、溝４０及び４２が設けら
れ、ストランド保持部４０，４４が同一線上に２箇所設
けられたものが提案されている（ＵＳＰ４，５０９，７
０２）。

第２図及び第３図に示すようなスプリットストランドロ
ービングの製造方法において、第４図のようなトラバー
スガイドを用いて巻取りを行なフた場合には、分割ギャ
ザリングシュー９等で間隔が広げられたストランド５は
、トラバースガイドフの溝４０．４２を通って、回転円
筒８に巻取られる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、第４図に示すトラバースガイド７のストラン
ド保持部４０．４４は、回転円筒８の軸心に対して直交
する線上にあるため、第５図（ａ）に示す如く、複数の
ストランド５ａ、５ｂは、ロービング２０の表面に対し
て直角に配列することとなり、巻取り時にストランドが
接近して巻かれ、ストランド分割の効果が減殺され、高
いスプリット分割率（ＳＰ率）を確保することができな
い。

また、このように、複数のストランドがロービング２０
の表面に直角に配列しているため、トラバースガイドフ
がそのストロークの両端で折り返す際に、ストランドの
並び方が反転するいわゆる捻転を生じ、その部分では実
質的にスプリット効果が失われると共に、ロービングの
ストランド長さ方向でＳＰ率が変動してしまい、均等な
ＳＰ率のロービングが得られない。

ストランドに捻転箇所やＳＰ率に変動があるロービング
は、この捻転箇所において良好な樹脂液含浸性が得られ
ず、また、樹脂液含浸性、ロービングの繰出し性やカッ
ト性が変動し、安定に使用することができないという欠
点がある。このため、このようなロービングを、ＦＲＰ
製品の製造用原料として用いた場合、高品質な製品を得
ることができない。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のガラス繊維のロービングの製造方法は、ブッシ
ングから引き出される多数のフィラメントに集束剤を付
着させて集束して複数本のスプリットストランドとし、
ドラムと該ドラムの軸心方向に往復動されるトラバース
ガイドとを備える巻取装置のトラバースガイドで該スプ
リットストランドを案内してドラムに略均等厚さに巻取
ってスプリットストランドのロービングを製造するにあ
たり、ドラムの軸心方向とほぼ直交する方向に延び、互
いにほぼ平行に配置された複数のスプリットストランド
案内溝を有するトラバースガイドを用いるものである。

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施に好適なガラス繊
維のロービングの製造装置を示す図であって、第１図＜
＆）は側面図、第１図（ｂ）は正面図である。

図示の装置は、巻取装置１８のドラム（ワインダースピ
ンドル）１９とブッシング１１とが各長手方向軸が直交
する配置となっているものである。このような装置では
、ブッシング１１から引き出される多数のフィラメント
１２に、バインダーアプリケータ（サイジング塗布ロー
ル）１３により集束剤（バインダー）を付着させ、これ
を２分割してギヤザリングシュ−１４ａ、１４ｂにより
２本のストランド１５ａ、１５’ｂに集束する。しかし
て、このストランド１５ａ、１５ｂを、巻取装置１８の
ドラム１９の軸心方向に適当な間隔Ａで設置されたガイ
ドホイル１６ａ１１６ｂに各々掛けて、ストランドｔｓ
ａ、ｉｓｂ間にドラム１９の軸心と平行な方向にＡの間
隔を持たせた後、巻取装置１８で巻取って、ロービング
２０とする。

このガイドホイル１６ａ、１６ｂは、２本のストランド
１５ａ、１５ｂに間隔Ａを与えると共に、ストランド１
５ａ、５ｂをドラム１９の軸心と平行に並べ、更にトラ
バースガイド１７の溝１７ａ、１７ｂにストランド１５
ａ、１５ｂを押し付ける機能も有する。

第１図（ａ）の１部の拡大した斜視図である第６図に示
す如く、巻取装置１８は、駆動装置（図示せず）によっ
て回転されるドラム１９と、該ドラム１９の軸心方向に
往復動されるトラバースガイド１７とを備えており、ト
ラバースガイド１°７でストランド１５ａ、１５ｂを案
内して略均等厚さにドラム１９に巻取ることができるよ
うに構成されている。

ストランド１５ａ、１５ｂを案内するトラバースガイド
１７は、第６図に示すように、それぞれドラムの軸心方
向とほぼ直交する方向に延びており、突起１７ｃにより
Ｂなる中心同志の間隔を置いて互いにほぼ平行に配列さ
れた２個のスプリットストランド案内溝１７ａ、１７ｂ
を有している。これら多溝１７ａ、１７ｂにストランド
１５ａ、１５ｂをそれぞれ通して、ストランド１５ａ、
１５ｂに間隔Ｂを持たせてドラム１９の軸心と平行に並
べて巻取ることができる。

このトラバースガイド１７の溝１７ａ及び１７ｂの間隔
Ｂは、通過するスプリットストランド１５ａ及び１５ｂ
のフィラメントの本数やフィラメントの直径、ストラン
ドの太さ等によっても異なるが、あまりに小さいとスト
ランドの分割が不完全となり、また逆に大き過ぎると繰
出し性が悪くなる。溝１７ａ及び１７ｂの間隔Ｂは、通
常、２３μｍ径フィラメント１０００本集束のストラン
ド、あるいは１６μｍ径フィラメント２０００本集束の
ストランドの場合には２〜６ｍｍ、好ましくは３〜５ｍ
ｍとし、また、２３μｍ径″Ｔ″フィラメント２０００
本集束又は１６μｍ径０Ｍ″フィラメント３０００本集
束のストランドの場合には４〜１０ｍｍ、好ましくは６
〜８ｍｍとするのが好適である。

一方、ガイドホイル１６ａ、１６ｂにより与えられる間
隔Ａは、一般に、得られるロービング２０の長さの１７
３〜１．５倍、望ましくは３７４〜１．２倍とするのが
好適である。

ストランド１５ａ、１５ｂは、ガイドホイル１６ａ、１
６ｂにより間隔Ａが与えられることにより、次のような
効果が得られる。即ち、この間隔Ａはトラバースガイド
１フの溝１７ａ１１７ｂの間隔Ｂよりかなり大きいため
、溝１７ａ、１７ｂを通過するストランド１５ａ及び１
５ｂには常に外側へ向う力が加えられる。

このため、ストランド１５ａ及び１５ｂはそれぞれトラ
バースガイドの溝１７ａ及び１７ｂ内を安定に通過し、
巻取りの途中で、何らかの原因により２本のストランド
１５ａ及び１５ｂが、第８図（ａ）に示す如く、共にト
ラバースガイド１７の一方の溝１７ａに入ってしまった
場合でも、各ストランド１５ａ、１５ｂに外側へ向う力
Ｆｌ及びＦ２が加えられているため、ストランド１５ｂ
は自動的に突起１７ｃを乗り超えて、第８図（ｂ）に示
す如く、溝１７ｂに移行する。従って、人手によるスト
ランドの入れ直し操作等を要することなく、良好なスプ
リットストランドとして巻取りを行なうことができる。

このように、ストランド１５ａ及び１５ｂに良好な張力
が加えられ、安定したスプリットストランドの巻取りを
可能とするために、ガイドホイル６・９よ、与え、ｔ、
８間１．守−、ッヶ２゜。うおが２８０ｍｍの場合には
２００〜３５０ｍｍ程度であることが好ましい。

また、ストランド１５ａ、１５ｂが突起１７ｃを乗り超
える際に、極めて円滑に移行し、また、ストランドが突
起１７ｃの端部とこすれて損傷することを防止するため
に、突起１フＣはその突出高さ、即ち第７図のＨが溝１
７ａ、１７ｂを分離できる範囲で比較的低く、例えば、
３〜８ｍｍ程度であることが好ましく、また、その角が
丸みをおび、好ましくは、第７図に示す如く略半円ない
し略半楕円形状であることが好ましい。

第１図（ａ）１、（ｂ）には、巻取装置のドラムとブッ
シングとが直交する配置とされた装置を示したが、これ
らが平行に配置された装置においても、同様に本発明を
実施することができる。

第９図（ａ）、（ｂ）に示す装置は巻取装置（図示せず
）のドラム１９とブッシング１１とが平行に配置された
装置を示し、第９図（ａ）は側面図、第９図（ｂ）は正
面図である。なお、第９図（ａ）、（ｂ）において、第
１図（ａ）、（ｂ）に示す部材と同一の機能を有する部
材は同一符号をもって示し、その説明を省略する。

第９図（ａ）、（ｂ）に示す装置では、ストランド１５
ａ及び１５ｂはドラム１９の軸心と平行線上に引き出さ
れるため、第１図（ａ）、（ｂ）に示すようなガイドホ
イル１６ａ、１６ｂを必要とせず、間隔Ａで配置された
ギャザリングコム２４ａ及び２４ｂにより集束したスト
ランドに間隔Ａを与えてトラバースガイドに導くことに
より、同様に紡糸を行なうことができる。この場合のギ
ャザリングコム２４ａ、２４ｂの間隔Ａは、前述のガイ
ドホイル１６ａ、１６ｂの間隔Ａと同程度とされる。

このような本発明の方法によれば、第５図（ｂ）に示す
如く、スプリットストランド１５ａ及び１５ｂは、ドラ
ム１９の軸心方向に平行に、即ちロービング２０の表面
に平行に配置され、はぼ完全かつ均一なスプリットスト
ランドとして巻取られる。

なお、以上の説明は本発明の一実施方法を示し、本発明
は何ら上述の方法に限定されるものではない。

例えば、トラバースガイドの溝の数は２個に限られず、
３個以上の複数個設けたものであっても良い。また、ス
プリットストランドの本数等についても特に制限はない
。

［作用］ 本発明の方法では、ドラムの軸心方向と平行に配置され
た複数のスプリットストランド案内溝を有するトラバー
ズガイドを用いて、この溝内にスプリットストランドを
通過させてドラムに巻取るため、ストランドはロービン
グ表面に平行に配置され、はぼ完全に、しかも均一なス
プリットストランドとして巻取られ、ストランドのスプ
リット間隔の変動やトラバースガイドの折返し点におけ
るストランドの捻転等が生じることが殆どない。

スプリットストランドは、 ■　ロービングの作業性を損なわずに生産量を増大でき
る。即ち、ブッシングの引出量を増すためにチップ数を
増やすと、ストランド当りフィラメント数が増えてスト
ランドが太くなり、カット性や樹脂含浸性が悪化する。

しかしスプリットしてフィラメントを分割すれば、スト
ランド１本当りのフィラメント集束本数及び太さを増さ
ず、作業性を維持しながら、チップ数、即ち引出量を増
大できる。

■　ロービング使用時の作業スペースが縮小できる。即
ち、２分割のスプリットストランドの場合、１つのロー
ビングから２倍の重量のストランドが取出せるので、置
場は同一使用量なら半減できる。

等の優れた利点を有するが、本発明の方法によれば、こ
のような利点を十分に発揮し得る高特性ロービングを効
率的に製造することができる。

［実施例］ 以下、実施例について説明する。

実施例１ 第１図（ａ）、（ｂ）に示す装置を用い、本発明の方法
に従って、チップ数４０００のブッシングから２３μｍ
径のフィラメントを引き出し、これを２０００本ずつ２
群に分けて集束し、°Ａ゛寸法３００　ｍ　ｍ　ｓ　　
’　Ｂ　’寸法８ｍｍとして重量２０ｋｇのロービング
を巻取った。

なお、用いたトラバースガイドには、第７図に示すよう
な形状であって、 溝間隔Ｂｘ８ｍｍ 突起高さＨ冨６ｍｍ のものを用いた。また、ガイドホイル１６ａ１１６ｂの
間隔Ａは３００ｍｍとした。

得られたロービングは全長にわたってスプリット率１０
０％であり、ストランドの繰出し性、樹脂含浸速度、カ
ット性は２０００チツプのブッシングによる従来型装置
で製造された２０００本集束０ロービングと同等であっ
た。

得られたロービングと、従来法による２０００本集束０
ロービング（スプリットなし）、４０００本集束０ロー
ビング及びＵＳＰ４゜５０９．７０２の方法（即ち、第
４図に示すトラバースガイドを用いる方法）により得ら
れた２０００本集束Ｘ２群のスプリットストランドのロ
ービングとについて、樹脂含浸速度を測定し、これを５
点評価法により評価した結果を第１表に示す。（第１表
中、数字が小さいほど含浸速度が早い。） 第１表より、本発明で得られるロービングは、樹脂含浸
性が極めて良好であることが明らかである。

第１表 ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明のガラス繊維のロービングの
製造方法は、ドラムの軸心方向とほぼ直交する方向に延
びる複数のスプリットストランド案内溝を有するトラバ
ースガイドを用いて、この溝内にスプリットストランド
を通過させてドラムに巻取るため、ストランドはロービ
ング表面に平行に配置され、はぼ完全に、しかも均一な
スプリットストランドとして巻取られ、ストランドのス
プリット間隔の変動やトラバースガイドの折返し点にお
けるストランドの捻転を殆ど生じることがない。本発明
においては、必要に応じてＳＰ率を１００％とすること
も可能である。

このため、本発明により製造されるロービングは、樹脂
含浸性、繰出し性、カット性がロービング全長にわたっ
て均一となり、本発明で得られるガラス繊維のロービン
グによれば、フィラメントワインディング法等にて、Ｆ
ＲＰを極めて効率良く製造することができ、しかもロー
ビングの樹脂液含浸ムラ等がないことから、製造される
ＦＲＰは極めて品質の良いものとなる０本発明で製造さ
れるガラス繊維のロービングは、ＦＲＰの製造の他、あ
らゆるガラス繊維製品の製造分野において極めて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施に好適なガラス繊
維のロービングの製造装置を示す図であって、第１図（
ａ）は側面図、第１図（ｂ）は正面図である。第２図及
び第３図は従来のスプリットストランドロービングの製
造装置を示す図である。第４図は従来のトラバースガイ
ドを示す正面図である。第５図（ａ）、（ｂ）はストラ
ンドの巻取り状態を示す図であって、第５図（ａ）は従
来法によるもの、第５図（ｂ）は本発明法によるものを
示す、第６図は第１図（ａ）の■部を拡大した斜視図、
第７図は本発明の実施に好適なトラバースガイドの例を
示す正面図である。第８図（ａ）、（ｂ）は、各々、本
発明方法におけるストランドのトラバースガイドによる
ガイドを示す説明図である。第９図（ａ）、（ｂ）は本
発明の実施に好適なガラス繊維のロービングの製造装置
の他の例を示す図であって、第９図（ａ）は側面図、第
９図（ｂ）は正面図である。 １１−・・ブッシング、　　１２・・・フィラメント、
１３−・・バインダーアプリケータ、 １４ａ、１４ｂ−−−ギャザリングシュー、１５　ａ、
　　１５　ｂ−−−ストランド、１６ａ、１６ｂ”−ガ
イドホイル、 １７・・・トラバースガイド、 １７ａ、１７ｂ−・・スプリットストランド案内溝、 １７ｃ・・・突起、　　　１８・・・巻取装置、１９−
・・ドラム、　　　　２０・・・ロービング。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブッシングから引き出される多数のフィラメント
   に集束剤を付着させて集束して複数本のスプリットスト
   ランドとし、ドラムと該ドラムの軸心方向に往復動され
   るトラバースガイドとを備える巻取装置により、該スプ
   リットストランドをトラバースガイドで案内してドラム
   に略均等厚さに巻き取って、スプリットストランドのロ
   ービングとなす工程を有するガラス繊維のロービングの
   製造方法であって、該トラバースガイドは、該ドラムの
   軸心方向とほぼ直交する方向に延び、互いにほぼ平行に
   配置された複数のスプリットストランド案内溝を有する
   ことを特徴とするガラス繊維のロービングの製造方法。
2. （２）トラバースガイドは２つのスプリットストランド
   案内溝を有する特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）フィラメントを２本のスプリットストランドに集
   束する特許請求の範囲第２項に記載の方法。
4. （４）トラバースガイドの隣接するスプリットストラン
   ド案内溝間は、該ドラムの軸心方向と直交する方向に延
   びる突起とされている特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれか１項に記載の方法。
5. （５）該突起は角が丸みをおびている特許請求の範囲第
   ４項に記載の方法。
6. （６）該突起の高さは２〜１０ｍｍである特許請求の範
   囲第４項又は第５項に記載の方法。
7. （７）スプリットストランド案内溝の中心同志の配置間
   隔は２〜１０ｍｍである特許請求の範囲第１項ないし第
   ６項のいずれか１項に記載の方法。
8. （８）集束したスプリットランドを、巻取装置のドラム
   の軸心方向にロービング回巻体の長さの１／３〜１．５
   倍の間隔をもたせた後、トラバースガイドに導く特許請
   求の範囲第７項に記載の方法。