(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスチョップドストランドのシート状堆積物に結合剤を散布して加熱した後、軟化した結合剤を冷却固化することによって該ガラスチョップドストランド同士を結合することで製造される、目付が５０ｇ／ｍ２以上、２００ｇ／ｍ２以下の範囲内であるガラスチョップドストランドマットの製造方法であって、
前記結合剤は、粒径加積曲線における有効粒径のＤ５０（平均粒子径） が２７５μｍ以上、３２５μｍ以下、Ｄ１０が２４０μｍ以上、Ｄ９０が３９０μｍ以下となる粒度分布を有する粉体結合剤であり、前記結合剤が、機械的な粉砕装置による粉砕工程の後、篩分級工程を経て得られたものであることを特徴とするガラスチョップドストランドマットの製造方法。
【請求項２】
前記機械的な粉砕装置は、ボールミル、媒体撹拌ミル、または気流式粉砕機であることを特徴とする請求項１に記載のガラスチョップドストランドマットの製造方法。
【請求項３】
結合剤が、ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂を含むものであることを特徴とする請求項１または２に記載のガラスチョップドストランドマットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化複合材の構成材料として使用されるガラスチョップドストランドマットと、その製造方法、及びガラスチョップドストランドマットにより構成された自動車等に用いられるルーフライナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスチョップドストランドマットは、量産性と優れた機械的強度を有し、さらに経済的に入手し易い材料であるため、多くの繊維強化複合材の構成材料として用いられている。ガラスチョップドストランドマットは、結合剤と呼ばれる有機樹脂材によってガラスチョップドストランド同士を互いに結合してマット状に成形したガラス基材であり、その具体的な製造は、次のようなものである。まず、予め所定の組成となるように調製したガラス原料を加熱して溶融し、均質な溶融ガラスとする。次いで、この溶融ガラスを貴金属製の複数のノズルより糸状に連続的に引き出して冷却する。こうして得られるガラスフィラメントの表面に、予め複数の薬剤を混合、調整した集束剤を塗布し、集束剤が付着した複数本のガラスフィラメントを束ねて集束させることにより、所定太さのガラスストランドを得る。例えば、Ｅガラス組成のガラス繊維であれば、その単繊維直径が１１μｍ、ストランド番手が２５テックス（テックスは、長さ１０００ｍ当たりのグラム単位での質量）のガラスストランドとすればよい。
【０００３】
その後、ガラスストランドを、切断装置によって所定長に切断し、その多数本を均等無秩序に堆積させてシート状の堆積物とする。例えば、ガラスストランドの長さ寸法が、約５０ｍｍとなるようにガラス繊維切断カッターで切断し、目付が５０〜９００ｇ／ｍ２となるように均等無秩序に堆積させればよい。そして、このシート状の堆積物の上方より結合剤として粉末ポリエステル樹脂を適量散布する。粉末ポリエステル樹脂の付着量は、１〜２０質量％となるように散布すればよい。こうして粉末ポリエステル樹脂が散布された状態のシート状堆積物を加熱することで、粉末ポリエステル樹脂を軟化させた後に冷却固化することによって、ガラスチョップドストランド同士を結合させると、ガラスチョップドストランドマットが得られることになる。
【０００４】
ガラスチョップドストランドは、多くの繊維強化複合材の構成材料として用いられる。例えば、自動車用等の成形天井材（以下、ルーフライナと呼ぶ）として利用する場合には、発泡樹脂シートの両表面にガラスチョップドストランドマットを接着することによってルーフライナが製造されることになる。ルーフライナに求められる性能は、剛性、寸法安定性、断熱性、及び遮音性等の特性に加え、自動車全体の重量を軽減することである。よってルーフライナに用いられるガラスチョップドストランドマットは、その目付けの低減、すなわち単位面積当たりの質量を小さくすることが要求される。しかし、ガラスチョップドストランドマットの目付けは小さくなるほど、ガラスチョップドストランドマットのストランド分布が不均一な状態となるため、マットの機械的強度の指標となる引張強さ（引張強度とも称す）が低下したものとなる。その結果、マットを巻き芯に巻き取った後、その外層からマットを順番に引っ張り、解き出す、いわゆる解舒作業の途中でマットがちぎれるという不良現象の発生率が高くなり、マットのちぎれに注意を払いながら作業することとなるので作業性が大幅に低下するという問題がある。
【０００５】
このためチョップドストランドマットの機械的強度を向上させる試みは、これまでにも行われてきている。特許文献１は、２種類の形態のガラスチョップドストランドを併用することによって、搬送コンベヤ上でのガラスチョップドストランドの分散性が良好になり、高い引張強度のガラスチョップドストランドマットの得られることを開示している。
【０００６】
特許文献２は、目付が８０〜２００ｇ／ｍ２であり、ＪＩＳ  Ｒ３４２０に従う強熱減量が１０〜２５重量％とすることで、軽量であり解舒作業中に破断することのない強度を有するガラスチョップドストランドマットが開示されている。
【０００７】
特許文献３は、ガラスチョップドストランド同士を互いに結合させる結合剤にポリエチレン樹脂を５質量％以上含有させたものを使用することによって、十分な引張強度を有し、成形性を向上させるという発明も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−９３５４６号公報
【特許文献２】特開２００３−１７５７７７号公報
【特許文献３】特開２００８−０３８２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したようなガラス繊維マットは、ガラスチョップドストランドを搬送コンベヤの搬送ネットの上に堆積させた後、ストランド堆積物に上から顆粒状の結合剤（バインダ、または２次結合剤とも呼ぶ）を散布し、次いで加熱炉で加熱溶融した後に冷却固化することにより製造される。散布された顆粒状の結合剤の一部は、ストランド堆積物の堆積したガラスチョップドストランドの隙間や搬送ネットの間隙を抜けて下方へと落下してしまう。このように、本来ガラスチョップドストランドの結合のために散布された結合剤の一部がガラスチョップドストランドの結合に有効に利用されないと、得られたガラスチョップドストランドが十分な引張強さを持たない場合もある。このため結合剤を散布する前にストランド堆積物を予め水で湿潤させておき、結合剤がストランド堆積物に付着し易くする対応策がとられた。
【００１０】
しかし、水で湿潤された含水ストランド堆積物を用いても、散布した結合剤の内の一部は含水したまま、搬送ネットの隙間から下方へと落下してしまう。このため均等な散布状態が得られがたくなり均等な散布が行えないと、ガラスチョップドストランドマットの引張強度が均一なものとならず、局所的に脆弱なものとなってしまという問題がある。
【００１１】
例えば、ルーフライナは、上述のガラスチョップドストランドマットを用いた繊維強化複合材の一つである。このルーフライナに用いられるガラスチョップドストランドマットについては、用いられる結合剤が均等に散布、付着していないと、ガラスチョップドストランドマットの引張強度に偏りが生じ、マットが部分的に破断しやすくなる虞がある。引張強度の低いガラスチョップドストランドマットは、ルーフライナの製造工程で他の材料と積層されて用いられる際にロール状に巻き取られたマット回巻体から連続的に引き出されると、マットが破断する虞がある。また結合剤が均等に散布されて付着したガラスチョップドストランドマットを使用していないと、自動車の天井の形状にプレス成型した際、自動車天井のシェードなどの深絞り部に相当するコーナーにひけと呼ばれる表皮のしわが発生するという欠点に係る問題も提示されている。
【００１２】
本発明は、上記した様々な事情に鑑み行われたもので、得られるルーフライナに必要な剛性を確保した上で、マット回巻体からガラスチョップドストランドマットを引き出して使用する際にそのマットが柔軟で更に強度的にも優れており、部分的に破断、あるいは損傷するのを防止することが可能であって、しかもマットを使用したルーフライナにひけと呼ばれる外観上の欠点の発生を十分に抑制できるガラスチョップドストランドマットの製造方法、この製造方法により得られるガラスチョップドストランドマット、及び本発明のガラスチョップドストランドマットを使用するルーフライナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法は、ガラスチョップドストランドのシート状堆積物に結合剤を散布して加熱した後、軟化した結合剤を冷却固化することによって該ガラスチョップドストランド同士を結合するガラスチョップドストランドマットの製造方法であって、前記結合剤は、粒径加積曲線における有効粒径のＤ５０（平均粒子径）が２７５μｍ以上、３２５μｍ以下、Ｄ１０が２４０μｍ以上、Ｄ９０が３９０μｍ以下となる粒度分布を有する粉体結合剤であることを特徴とする。
【００１４】
ガラスチョップドストランドのシート状堆積物に結合剤を散布して加熱した後、軟化した結合剤を冷却固化することによって該ガラスチョップドストランド同士を結合するガラスチョップドストランドマットの製造方法であって、前記結合剤は、粒径加積曲線における有効粒径のＤ５０（平均粒子径）が２７５μｍ以上、３２５μｍ以下、Ｄ１０が２４０μｍ以上、Ｄ９０が３９０μｍ以下となる粒度分布を有する粉体結合剤であるとは、次のような構成である。すなわち本発明は、所定長に切断され、搬送コンベヤの搬送ネット上に積み重なって均等無秩序に堆積したガラスチョップドストランドの上方から結合剤（２次結合剤、または２次バインダともいう）を散布した後に、この結合剤を軟化温度まで加熱して軟化し、ガラスチョップドストランドに馴染ませ、さらに冷却して固化することにより、夫々堆積状態にあるガラスチョップドストランドを互いに結合した状態としてマットにする製造方法である。このガラスチョップドストランドマットの製造方法で使用する上述の結合剤は、その粒度分布を粒度分布計測装置により計測すると、粒径加積曲線における有効粒径のＤ５０（平均粒子径）が２７５μｍ以上で、かつ３２５μｍ以下、Ｄ１０が２４０μｍ以上、Ｄ９０が３９０μｍ以下という条件を満足する状態となっているということである。
【００１５】
本発明の構成を有する結合剤は、ガラスチョップドストランドが堆積されて積層された上方から散布されると、堆積状態のガラスチョップドストランドの適所に均等に散布され、堆積状態のガラスチョップドストランドの隙間からの落下も抑制されたものとなる。このため、この状態で軟化した結合剤を冷却固化することによって該ガラスチョップドストランド同士を結合すると、得られたマットを構成するガラスチョップドストランドの結合箇所は均等に分布した状態となり、引張強度が局所的に異なる状態とならず、偏りのない安定した引張強度を有するガラスチョップドストランドマットとなる。
【００１６】
シート状に堆積されたガラスチョップドストランド（シート状堆積物）上に粉体状の結合剤を散布する場合に、その結合剤の粒径加積曲線における有効粒径であるＤ５０（平均粒子径）が２７５μｍ未満である場合には、結合剤の粒度が細かくなりすぎて、各々の粉体が、ガラスチョップドストランド同士が結合する適所の接着点上に定着する率が低くなり、接着に寄与する結合剤量が少なくなる傾向になるため、結合剤によるガラスチョップドストランド同士の接着が弱くなり、ガラスチョップドストランドマットがちぎれやすくなる虞があるので好ましくない。また、結合剤の粒度が小さくなると、散布を行う際に用いられるホッパーでの流動特性が低下するので好ましくない。また、工程内の雰囲気の対流や、散布位置から堆積物までの距離などの製造環境の影響によっても均等に結合剤が散布されるのが妨げられる場合も発生し、このような観点からも好ましくない。
【００１７】
また、結合剤の粒径加積曲線におけるＤ５０（平均粒子径）が３２５μｍを超える場合、同じ量の結合剤を使用した場合にガラスチョップドストランド同士を互いに結合する最適な接着点の数が少なくなりすぎる。このような状態で結合剤を用いてマットを製造すると、製造工程におけるガラスチョップドストランドの脱落、すなわちストランド落ちが増加し、ガラスチョップドストランドマット全体の引張強度が弱くなり、破断やちぎれに繋がる虞がある。ガラスチョップドストランドの脱落とは、互いに結合されることなくマットの形成部材として関与しないガラスチョップドストランドが発生するということである。また、接着点の減少を補うために接着点を増加させるには散布量を増加させねばならず、効率的な製造の妨げになるので好ましくない。また、結合剤の粒度が大きくなりすぎると、堆積状態のガラスチョップドストランドの最下層まで均等に結合剤が散布され難くなり、このことはストランド落ちが増加する原因の一つとなるとともに結合剤の均等な散布が妨げられることにもなるので好ましくない。
【００１８】
結合剤の粒径加積曲線におけるＤ１０が２４０μｍ未満になる場合にも、結合剤の粒度は細かすぎ、ガラスチョップドストランド同士が結合する適所の接着点上に定着する率が低くなるとともに、例え接着点に結合剤が付着してもガラスチョップドストランド同士を互いに接着するに見合う付着量が達成されなくなるので好ましくない。
【００１９】
結合剤の粒径加積曲線におけるＤ１０が３９０μｍを超える場合には、Ｄ５０（平均粒子径）が３２５μｍを超える場合と同様に、同じ量の結合剤を使用した場合にガラスチョップドストランド同士を互いに結合する最適な接着点の数が少なくなりすぎる。このような状態で結合剤を用いてマットを製造すると、製造工程におけるガラスチョップドストランドの脱落、すなわちストランド落ちが増加し、ガラスチョップドストランドマット全体の引張強度が弱くなり、破断やちぎれに繋がる虞があるので好ましくない。接着点の数を増加させるには、必要量以上の過剰な散布を行うことになり、経済的でもない。
【００２０】
上記のように結合剤が結合に寄与する接着点に十分に散布されない場合に、接着点以外に結合剤の付着量が多くなった部位が他の部位と比べて硬くなり、製造されたガラスチョップドストランドマットの柔軟性が低下する。このような状態のガラスチョップドストランドマットを、例えば自動車用のルーフライナとして成形した時に、シェードなどの開口部や深絞りのコーナー部にこの硬い部位が配置されると、ひけと呼ばれる表皮のしわが入る欠陥が発生する場合がある。また、ひけの発生を避けるために、結合剤の量を減らすとチョップドストランドマットの目付けの小さい部分の引張強度が弱くなる。このため、ガラスチョップドストランドマットにフェノール、メラミン、あるいはイソシアネート等の接着剤を塗布するためにマット回巻体からマットを引き出す際、あるいはルーフライナを成型する工程において表皮（自動車の室内側）、ガラスチョップドストランドマット、発泡樹脂シート、ガラスチョップドストランドマット及び保護シート（自動車の天井側）の順に重ねる工程にて、接着剤が塗布されたガラスチョップドストランドマットにより巻き取られた樹脂含浸チョップドストランドマットロールからマットを順次引き出す際に、ガラスチョップドストランドマットの目付けの薄い部分からマットが破断する、即ち、ちぎれるといった問題が生じることになる。
【００２１】
粒径加積曲線における有効粒径のＤ５０（平均粒子径）、Ｄ１０、Ｄ９０の夫々の値を計測するには、まず、結合剤を代表するものを縮分法などによりサンプリングし、例えばＪＩＳ  Ｒ１６２９（１９９７）に定義されるレーザー粒子径計測装置による粒子径の計測により、その粒度計測値を特定すればよい。具体的には例えば、日機装株式会社製Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ、株式会社島津製作所製ＳＡＬＤ２０００Ｊ等の粒度精密測定装置を使用してμｍ単位で小数点１桁までの精度で計測すればよい。
【００２２】
本発明の結合剤の粒度分布構成を実現するためには、例えば予め化学的に調整して得られた結合剤を機械的な粉砕装置、例えばボールミル、媒体撹拌ミル、気流式粉砕機の何れかを使用して粉砕すればよい。ボールミルとは、ボールと呼ばれる駆動体としてセラミックスや天然鉱石等を使用し、その駆動体を被粉砕物の表面へ繰り返し衝突させることで、被粉砕物を徐々に破砕、粉砕していく加工装置である。このボールミルとしては、最も一般的な円筒形や円錐形の容器内で粉砕をおこなう転動型のボールミル（狭義のボールミル）、ボールに微振動を付与することで微粉砕を行う振動ミル、ボールに加速を与えて粉砕効率を向上させた媒体遊星ミル等を用いてよい。媒体撹拌ミルとは、ボールミル同様にメディアを被粉砕物に衝突させるが、メディアを収納する容器内にディスクや翼状の回転体を設けてメディアに複雑な運動をさせるものであって、効率的な粉砕が可能となる粉砕装置である。媒体撹拌ミルとしては、一般にアニラーミル型、タワーミル型、サンドグラインダミル型、アトライタミル型等が使用可能である。そしてこれらの装置を利用する場合にも、上記のボールミルの場合と同様の対処をすることによって、本発明に適用可能となるものである。さらに、気流式粉砕機とは、高速ジェット気流等によって被粉砕物を強制的に衝突させて粉砕を行う方式を採用した粉砕装置であって、粒度の揃った粉末を調整するに好適である。そして特に、本装置を利用する際には、利用するジェット気流そのものを高湿度環境に保持されるように調整した雰囲気とすることによって、所望の粉砕環境を実現することも可能である。
【００２３】
本発明に係る結合剤としては、５０〜３００℃で軟化し、急冷固化したときに十分な接着性が得られるものであればよく、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂やその混合物、ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂等を使用してもよい。
【００２４】
また、本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法は、上述に加えて結合剤が、ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂を含むものであるならば、加熱によってガラスチョップドストランドの表面上で容易に軟化して、冷却することにより固化し、それによってガラスチョップドストランド同士を十分な接着力で結合する。このためマットになった後の結合性能等に起因する機械的強度や、マットの取り扱い易さなど、柔軟性の性能面で優れた品位のガラスチョップドストランドマットが得られることになるので好ましい。
【００２５】
結合剤が、ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂を含むものであるとは、例えば骨格にビスフェノール基を有する不飽和ポリエステル樹脂を結合剤として用いるというものである。
【００２６】
また、本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法は、上述に加えて結合剤が、ボールミルによる粉砕工程の後、篩分級工程を経て得られたものであれば、経済的に高い製造効率で、所望の粒度の結合剤を得ることができるので好ましい。
【００２７】
結合剤が、ボールミルによる粉砕工程の後、篩分級工程を経て得られたものとは、化学的合成によって得られた結合剤をボールミルにより粉砕し、その後篩分級で分級して粒度調整することによって得られたものであることを意味している。
【００２８】
本発明のガラスチョップドストランドマットは、本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法によって製造されたものであり、５０ｇ／ｍ２以上、２００ｇ／ｍ２以下の範囲内であることを特徴とする。
【００２９】
本発明のガラスチョップドストランドは、ガラスチョップドストランドのシート状堆積物に結合剤を散布して加熱した後、軟化した結合剤を冷却固化することによって該ガラスチョップドストランド同士を結合するガラスチョップドストランドマットの製造方法であって、前記結合剤は、粒径加積曲線における有効粒径のＤ５０（平均粒子径）が２７５μｍ以上、３２５μｍ以下、Ｄ１０が２４０μｍ以上、Ｄ９０が３９０μｍ以下となる粒度分布を有する粉体結合剤であることを特徴とするガラスチョップドストランドマットの製造方法により製造される。そして得られたガラスチョップドストランドマットは、その目付けが５０ｇ／ｍ２以上で、かつ２００ｇ／ｍ２以下の範囲である。
【００３０】
ガラスチョップドストランドマットの目付けが５０ｇ／ｍ２未満であると、接着点の数が少なくなり、十分な引張り強さが得られない場合が生じやすくなるので好ましくない。またガラスチョップドストランドマットの目付けが２００ｇ／ｍ２を超えると、マットの重量が重くなり、またマットの柔軟さが失われる場合も生じるので好ましくない。
【００３１】
本発明のルーフライナは、ガラスチョップドストランドマットが、発泡樹脂シートの表裏面のいずれか一面側に接着されてなるならば、様々な自動車の成形天井として用いることができ、深絞り成形なども容易である。
【００３２】
本発明のルーフライナは、上述に加えてフェノール、メラミン、あるいはイソシアネートの何れかの接着剤によって発泡樹脂シートの表面あるいは裏面の少なくとも一面側に接着されて構成されたルーフライナである。発泡樹脂を用いたシート材の一面のみにガラスチョップドストランドマットを採用する場合、他面には、異なった素材の補強材を使用することは、特に限定するものではない。
【００３３】
本発明のルーフライナは、例えば、接着剤を塗布したガラスチョップドストランドマットは、表皮（自動車の室内側）、ガラスチョップドストランドマット、発泡樹脂シート、ガラスチョップドストランドマット及び保護シート（自動車の天井側）の順に重ねて製造すればよい。
【発明の効果】
【００３４】
（１）以上のように本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法は、ガラスチョップドストランドのシート状堆積物に結合剤を散布して加熱した後、軟化した結合剤を冷却固化することによって該ガラスチョップドストランド同士を結合するガラスチョップドストランドマットの製造方法であって、前記結合剤は、粒径加積曲線における有効粒径のＤ５０（平均粒子径）が２７５μｍ以上、３２５μｍ以下、Ｄ１０が２４０μｍ以上、Ｄ９０が３９０μｍ以下となる粒度分布を有する粉体結合剤であるため、ガラスチョップドストランドのシート状堆積物上に偏りなく均等に付着する。このため、ガラスチョップドストランドの結合に必要な接着点を得ることができ、その結果、ガラスチョップドストランドマットの機械的強度の指標となる引張強さに部位による偏りが生じないものとすることができる。そしてこのような均等な機械的強度を有するため、マット回巻体からガラスチョップドストランドマットを引き出して解舒する際に、その操作を円滑に行うことができ、ガラスチョップドストランドマットの破断等の問題の発生を抑止することが可能となるものである。
【００３５】
（２）また本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法は、結合剤が、ビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂を含むものであるならば、結合剤がガラスチョップドストランドのシート状堆積物上で容易に軟化し、ガラスチョップドストランドと馴染みがよく、ガラスチョップドストランド同士を強固に結合した状態となるように容易に固化させることができるため、ガラスチョップドストランドマットの安定生産を行うことができる。
【００３６】
（３）本発明のガラスチョップドストランドマットは、結合剤が、ボールミルによる粉砕工程の後、篩分級工程を経て得られたものであるため、粒度を適正範囲に調整しやすく、またその形状が適度に角張っており、ガラスチョップドストランドの適正な接着点に付着しやすい。また粉砕品で表面積が大きいため、熱吸収が早く、加熱時の軟化が円滑になされ、ガラスチョップドストランドマットの製造効率を向上させることができる。
【００３７】
（４）また本発明のガラスチョップドストランドマットは、本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法によって製造されたものであり、目付が５０ｇ／ｍ２から２００ｇ／ｍ２の範囲内であるため、十分な柔軟性を有するマット状構造補強材であり、深絞り部等の複雑な形状部を有する自動車用のルーフライナ等に使用する際に、ひけ等の成形欠陥の発生を低減して確実に補強することが可能なものとなる。
【００３８】
（５）本発明のルーフライナは、本発明のガラスチョップドストランドマットが、発泡樹脂シートの表裏面のいずれか一面側に接着されてなるため、多様な自動車の形状に適用することができ、軽量でかつ十分な強度を有し、さらに高い剛性、断熱性及び遮音性等の多くの性能を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のガラスチョップドストランドマットの製造工程を示す説明図。
【図２】本発明のガラスチョップドストランドマットの部分拡大説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、実施例及び比較例に基づき、本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法、ガラスチョップドストランドマット、及び本発明のガラスチョップドストランドマットを使用したルーフライナについて図１、図２を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００４１】
まず、本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法について工程順に従って説明する。
【００４２】
予め調製したガラス原料をガラス熔融炉（図示省略）にて均質に熔融し、得られた均質な状態のＥガラス材質の熔融ガラスを白金製ブッシング（図示省略）へと導く。次いで１２００本のノズルを持つ白金製ブッシングから直径１１．６μｍのガラスフィラメントを連続的に引き出して成形する。引き出されたガラスフィラメントの表面には、集束剤が塗布される。集束剤の成分は、固形分１００質量％換算のポリ酢酸ビニルエマルジョンが４質量％、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが０．３質量％、第４級アンモニウム塩が０．５質量％、イオン交換水が９５．２質量％となるように調整したものである。ここでは、この集束剤が、ガラスフィラメント表面ヘの付着に０．４質量％の付着率となるように塗布する。集束剤が塗布された１２００本のガラスフィラメントは、カーボン製のシューによって分糸及び集束される。そして、６８本のガラスフィラメントよりなる１８本のガラスストランド１０になり、ボビンに巻き取られて図１に示すガラスケーキ５を得る。その後このガラスケーキ５を、所定時間乾燥して水分を蒸発させ、ガラスフィラメントの表面上に集束剤を定着させる。
【００４３】
図１に示すように、ガラス繊維マット製造装置５０の各切断機１２は、チャンバー１１の天井部分に配設されており、反対方向に回転する一対のカッターロール１２ａとゴムロール１２ｂから構成されている。乾燥工程を終えたガラスケーキ５の内層から連続的に解舒された各ガラスストランド１０は、各切断機１２の互いに回転するカッターロール１２ａとゴムロール１２ｂの間に順次送り込まれて、長さ５０ｍｍの寸法に連続的に切断される。
【００４４】
長さ５０ｍｍの寸法に切断されたガラスチョップドストランド１０ａは、チャンバー１１の底部に配設された第一搬送コンベア１３の上で均一に分散された状態になるように積もり、次々にシート状に堆積された状態となって第一搬送コンベア１３によってチャンバー１１の外へと搬送される。次いで堆積されたガラスチョップドストランド１０ａは次の第二搬送コンベア１４に移載され、第二搬送コンベア１４上で移動するガラスチョップドストランド１０ａのシート状堆積物１０ｂ上に、平均粒子径（Ｄ５０）が３０８μｍであり、Ｄ１０が２５４μｍ、Ｄ９０が３８６μｍであるビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂からなる粉体の結合剤Ｐが、均一状態に調整されてチョップドストランド１０ａの結合剤として所定の付着量（１１質量％）となるように散布機１５によって均等に散布される。この粉体結合剤の、平均粒子径等の計測には、株式会社島津製作所製ＳＡＬＤ２０００Ｊを用いた。ちなみに、このビスフェノール系不飽和ポリエステル樹脂からなる粉体の結合剤Ｐは、化学合成されたものを乾燥後、アルミナボールを有するボールミルを用いて所定時間粉砕し、その後、篩分級工程によって所定の粒径となるように調整して得られたものである。
【００４５】
そしてベルトコンベア１４上に均一に散布されたガラスチョップドストランド１０ａのシート状堆積物１０ｂとその上から散布された粉体の結合剤Ｐとが密着した状態のままで第二搬送コンベア１４から第三搬送コンベア１６上へと移載される。第三搬送コンベア１６の途中には、加熱炉１７が配置されており、粉体の結合剤Ｐが散布されたシート状堆積物１０ｂが、加熱炉１７中に移動して所定温度で加熱されることになる。次いでこのガラスチョップドストランド１０ａの表面上で散布された粉体の結合剤Ｐが軟化し溶融したシート状堆積物１０ｂを、加熱炉１７の外部に移動させ、冷却圧延機１８の水冷プレスロール１８ａ、１８ｂ間を通して冷却、プレスを行う。ちなみにこの冷却圧延機１８は、図１にも示されているようにマットに対して下方に配された送り方向に回転する水冷プレスロール１８ｂと、反対方向に回転するマット上方に配された水冷プレスロール１８ａとの間隙に上記したガラスチョップドストランド１０ａの表面上で散布された粉体の結合剤Ｐが軟化し溶融したシート状堆積物１０ｂを送り方向に挿入して圧延するための装置である。この冷却圧延操作を行うことによって、溶融していた粉体結合剤Ｐが固化されて、その後巻き取り機２１によって巻き取られて最終的にガラスチョップドストランドマット１９（目付１０７ｇ／ｍ２）の回巻体２０が得られる。
【００４６】
このようにして得られたガラスチョップドストランドマット１９から巾１５０ｍｍ、長さ３００ｍｍのサンプルを巾方向に８枚×５列採取し、その引張強さをＪＩＳ  Ｒ３４２０（２００６）に従い、チャック間距離２００ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで測定した。測定結果はその平均値と標準偏差の値を表１にまとめて示す。
【００４７】
【表１】
0005429687.tif 000002
【００４８】
また、以上の工程によって得られたガラスチョップドストランドマット１９では、図２にそのガラスチョップドストランド１０ａの分散状態と粉体結合剤によって得られる接着点２の分布状態をモデルとして示したように、ガラスチョップドストランド１０ａの表面に均等に分布する接着点２が得られるようになり、接着点２の偏りが認められない構造となる。
【実施例２】
【００４９】
こうして得られたガラスチョップドストランドマット１９を使用して製造される自動車用の成形天井材、すなわちルーフライナについて、その性能を調査した。以下にその内容を説明する。
【００５０】
まず表１に示すように、本発明の実施例である試作製造番号のＮｏ．１からＮｏ．５および比較例である試作製造番号Ｎｏ．１０１及びＮｏ．１０２、計７種類の試料を作成した。すなわち、表１のストランド番手となるＥガラス材質の所定の寸法を有し、所定のマット目付となるように調整したガラスチョップドストランドマット１９にイソシアネート系の接着剤を含浸させた後、表皮（自動車の室内側）、ガラスチョップドストランドマット１９、発泡ポリウレタンシート、別のガラスチョップドストランドマット１９及び保護シート（自動車の天井側）の順に重ね合わせてゆく。次いで、この積層物を自動車の天井の形状をしたプレス型に入れ、その状態でプレス成型を行い所定の形状にした後、その周囲をトリミングして整えた。
【００５１】
なおガラスチョップドストランドマット１９中のストランド番手（テックス）の測定は、チョップドストランドマット１９を６２０℃で３０分間焼却した後、チョップドストランドマット１９を構成するストランド５０本を抜き取り、その平均長さＬ（ｍｍ）を測定した後、感量が０．１ｍｇ以下の秤を用いて５０本の総質量Ｗ（ｇ）を測定し、数１に示した式により算出することができる。この式は、ストランド長１０００ｍの重量を表すため、単位をミリメートル（ｍｍ）からメートル（ｍ）に換算するものとなっている。
【００５２】
【数１】
0005429687.tif 000003
【００５３】
以上の手順によって作成された各試料をそれぞれ次に示す評価方法によって調査した。
【００５４】
ガラスチョップドストランドマットの結合剤の付着量については、ＪＩＳ  Ｒ３４２０（２００６）に記載の方法によって計測したガラスチョップドストランドマットの強熱減量からガラスチョップドストランドの製造に使用したケーキの強熱減量（０．４質量％）を差し引くことにより求めた。
【００５５】
また本発明の自動車用のルーフライナの評価は、１０００枚の自動車用のルーフライナについて、その表皮側にひけの発生した数量を目視観察によって熟練者が検査を行った。以上の結果を表１に表す。
【００５６】
表１からも明らかなように、実施例の試料Ｎｏ．１は、ストランド番手が１９ｔｅｘでマット目付が１０７ｇ／ｍ２、結合剤の付着量が１０．５％の試料で、粉体結合剤の粒度がＤ５０＝３０８μｍ、Ｄ１０=２５４μｍ、Ｄ９０=３８６μｍを使用して製造したものであるが、ガラスチョップドストランドマットの引張強さは、その平均値が２３０Ｎで標準偏差が４２Ｎであり、十分に高い引張強さを有し、しかもそのバラツキが小さい値となっている。このためマット回巻体からガラスチョップドストランドマットを解舒して引き出す際に、ガラスチョップドストランドマットが柔軟であるためガラスチョップドストランドマットがちぎれることもなく円滑に引き出すことができ、自動車用ルーフライナのひけ不良による不良は０％であった。
【００５７】
また、試料Ｎｏ．２は、ストランド番手が１９ｔｅｘでマット目付が１０６ｇ／ｍ２、結合剤の付着量が１０．５％の試料で、粉体結合剤の粒度がＤ５０＝３０８μｍ、Ｄ１０＝２５４μｍ、Ｄ９０＝３８６μｍを使用して製造したものである。得られたガラスチョップドストランドマットの引張強さは、その平均値が２２５Ｎで標準偏差が４４Ｎであり、問題のない品位であった。そして、このガラスチョップドストランドマットをマット回巻体に巻き取り、その後、自動車用ルーフライナ製造工程にて樹脂含浸されたガラスチョップドストランドマットロールからマットを解舒して引き出す際に樹脂含浸チョップドストランドマットがちぎれることもなく、ひけ不良による不良も試料Ｎｏ．１と同様に全く認められないものであった。
【００５８】
さらに試料Ｎｏ．３から試料Ｎｏ．５については、それぞれ試料Ｎｏ．３が、ストランド番手が１９ｔｅｘでマット目付が１０６ｇ／ｍ２、粉体結合剤の付着量が１１．０％、結合剤の粒度がＤ５０＝２９０μｍ、Ｄ１０＝２４５μｍ、Ｄ９０＝３７０μｍを使用して製造した試料、試料Ｎｏ．４が、ストランド番手が２０ｔｅｘでマット目付が１０６ｇ／ｍ２、結合剤の付着量が１１．０％、結合剤の粒度がＤ５０＝２９５μｍ、Ｄ１０=２４５μｍ、Ｄ９０=３７５μｍを使用して製造した試料、試料Ｎｏ．５が、ストランド番手が２０ｔｅｘでマット目付が１０７ｇ／ｍ２、結合剤の付着量が１２．０％、結合剤の粒度がＤ５０＝２９５μｍ、Ｄ１０＝２４０μｍ、Ｄ９０＝３７５μｍを使用して製造した試料である。これら試料Ｎｏ．３から試料Ｎｏ．５の試料については、ひけによる不良は全く認められず、マット回巻体からガラスチョップドストランドマットを解舒して引き出す際にマットがちぎれることもなかった。また、ガラスチョップドストランドマットの引張強さは、試料Ｎｏ．３が、その平均値が２３３Ｎで標準偏差が４３Ｎであり、試料Ｎｏ．４が、その平均値が２４０Ｎで標準偏差が４５Ｎ、試料Ｎｏ．５が、その平均値が２５０Ｎで標準偏差が４８Ｎであって、いずれも引張強さについて全く問題のない品位を有するものであった。
【００５９】
以上まとめると、実施例の試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．５の試料については、結合剤の粒度がＤ５０が２９０μｍ以上、３０８μｍ以下、Ｄ１０が２４０μｍ以上、２５４μｍ以下、Ｄ９０が３７０μｍ以上、３８６μｍ以下であった。このように本発明の要件を満足する範囲の粒度の結合剤を用い、結合剤付着量が１０．５％以上、１２．０％以下となるようにし、マット目付が１０６ｇ／ｍ２以上、１０７ｇ／ｍ２以下のガラスチョップドストランドマットについては、本発明の実施例のガラスチョップドストランドマットは、引張強さの平均値が２２５Ｎ以上、２５０Ｎ以下の範囲にあり、その標準偏差は４２Ｎ以上、４８Ｎ以下の範囲にあり、十分に高い安定した引張強さを有することが判明した。
【００６０】
一方、比較例である試料Ｎｏ．１０１は、ストランド番手が２０ｔｅｘでマット目付が１０７ｇ／ｍ２、結合剤の付着量が１２.０％で、粉体結合剤の粒度がＤ５０＝１８３μｍ、Ｄ１０＝１２８μｍ、Ｄ９０＝３８５μｍを使用して製造した試料であるが、Ｄ１０とＤ９０が本特許の請求項の範囲外であるため、結合剤が接着点に均等に分散されず、接着点以外のストランドにも付着した状態となる。このため、ガラスチョップドストランドマットに剛性の高い部分ができるため引張強さの平均値は２９０Ｎで、その標準偏差が１２０Ｎであって、バラツキの大きい品位であり、ガラスチョップドストランドマットに部分的に引張強さが非常に高い部分が存在するので、柔軟性がなくなり、ひけ不良の発生率が２０％と高い値となった。
【００６１】
また比較例である試料Ｎｏ．１０２は、ストランド番手が１９ｔｅｘでマット目付が１０６ｇ／ｍ２、結合剤の付着量が１０.０％で、粉体結合剤の粒度がＤ５０＝３５０μｍ、Ｄ１０＝２４２μｍ、Ｄ９０＝４２５μｍを使用して製造した試料であるが、Ｄ5０とＤ９０が本特許の請求項の範囲外であるため、ガラスチョップドストランドマットに均等に結合剤が分散されず、接着点が少ないため部分的に強度の弱い部分が存在し、ガラスチョップドストランドマットロール、すなわちマット回巻体からマットを解舒して引き出す時にちぎれが発生した。
【００６２】
以上のように、本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法は安定した品位を有する本発明のガラスチョップドストランドマットを効率よく製造することのできるものである。また本発明の自動車用のルーフライナは、強度による問題を生じさせることなく軽量化が可能であり、外観品位についてもひけ不良の発生のない優れた品位を有するものであることが明瞭になった。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のガラスチョップドストランドマットの製造方法は、自動車用ルーフライナに使用されるガラスチョップドストランドマットの製造方法として利用することが好ましいものであるが、他にも電子部品等の各種精密機器の構成材、建築・土木の補修材やハウジング構成体やＦＲＰ用途の各種構成部材等、種々の用途に使用されるチョップドストランドマットの製造にも適用が可能なものである。
【符号の説明】
【００６４】
２    接着点
５    ガラスケーキ
１０    ガラスストランド
１０ａ    ガラスチョップドストランド
１０ｂ    シート状堆積物
１１    チャンバー
１２    切断装置
１２ａ    カッターロール
１２ｂ    ゴムロール
１３    第一搬送コンベア
１４    第二搬送コンベア
１５    散布機
１６    第三搬送コンベア
１７    加熱炉
１８    冷却圧延機
１８ａ、１８ｂ    冷却プレスロール
１９    ガラスチョップドストランドマット
２０    ガラスチョップドストランドマットロール（マット回巻体）
２１    巻き取り機
５０    ガラス繊維マット製造装置
Ｐ    粉体結合剤
Ｌ    ガラスチョップドストランドの平均長さ
Ｗ    ガラスチョップドストランドの５０本の総質量
【図１】
0005429687.tif 000004
【図２】
0005429687.tif 000005