(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
落下するガラス繊維のチョップドストランドを分散機装置の平面に垂直に相対立する平盤1-1と、その平盤1-1の中心を貫通する回転軸1-2と、その相対する平板同士の周辺位置を結ぶ棒1-3を複数本有する回転ドラム１で叩くことを特徴とするチョップドストランドの分散方法。
【請求項２】
平面に垂直に相対立する平盤1-1と、その平盤1-1の中心を貫通する回転軸1-2と、その相対する平板同士の周辺位置を結ぶ棒1-3を複数本有する回転ドラム１、回転ドラム支持台２、回転ドラム駆動モーター３、回転ドラムと駆動モーター連結部４から構成されることを特徴とする分散機装置。
【請求項３】
請求項２の分散機装置と回転ドラム１の上部位置にガラス繊維カッターローラー５、該ローラー駆動モーター６を有することを特徴とするガラス繊維切断装置。
【請求項４】
請求項３のガラス繊維切断装置を製造装置として用い基材上に分散したガラス繊維積層体を形成し、次いで、前記積層体に熱硬化性樹脂組成物を含浸し、更に上から基材で覆い基材同士をサンドイッチ構造にしたことを特徴とする成形材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョップドストランドの分散方法、分散機装置、ガラス繊維切断装置及び成形材料の製造方法に係わり、走行する帯状物の基材にガラス繊維のチョップドストランドの集束をほぐし、方向性無く均一に分散させるのに好適な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス繊維切断装置は、図１に示すように、一般に切断刃を有するカッターローラー５、ローラー駆動モーター６、およびゴムローラー７で構成されており、カッターローラー５をゴムローラー７に圧着させながらゴムローラー７を回転させることにより、カッターローラー５とゴムローラー７の隙間に導かれたガラス繊維１０（ガラス繊維ロービング）が、カッターローラー切断刃により切断される。ガラス繊維ロービングの切断長は、切断刃の間隔で決定されるが、一般的に切断長は１インチ（ｉｎｃｈ）程度である。切断されたガラス繊維は、基材搬送装置９上の帯状基材１１上に自由落下し自然堆積され、帯状基材１１と共に水平方向に搬送される。
【０００３】
この切断されたガラス繊維のチョップドストランドは、ガラス繊維切断装置下部に縦長状態で自由落下し、ガラス繊維のチョップドストランド先端が着地後も帯状基材１１が搬送されているため、ガラス繊維のチョップドストランドは搬送方向に倒れ易い。即ち、ガラス繊維のチョップドストランドは、一定方向（基材搬送方向）に配向し易い。この現象は、ガラス繊維のチョップドストランドの切断長が長いほど、帯状基材１１の搬送速度が速いほど顕著に現れる。
【０００４】
こうした従来の技術で製造された材料に樹脂を含浸硬化した樹脂成形品は、成形材料のガラス繊維のチョップドストランドが一定方向に配向しているために、成形材料の搬送方向の強度は強く、搬送方向に直角方向の強度が弱く、成形品の強度に方向性が発生してしまう問題があった。
【０００５】
また、通常ガラス繊維は、１本のＴＥＸ（１０００ｍ当たりの重量ｇ）が８０ＴＥＸの単繊維を６０本集束させて、４８００ＴＥＸとして製造されている。ガラス繊維には、束ねるために集束剤が塗布されており、成形材料を製造するにあたり、切断直後に４８００ＴＥＸのガラス繊維のチョップドストランドを、４００ＴＥＸ以下にほぐさなければ、ガラス繊維のチョップドストランドの液状硬化性樹脂との濡れが悪くなり、未含浸部分が発生しやすくなる。成形材料の未含浸部分は、成形品の欠陥となるガラス焼けを発生させる。よって、成形材料の製造にあたっては未含浸を防ぐために、ガラス繊維のチョップドストランドの集束をほぐす必要がある。
【０００６】
従来の技術としては、自由落下方式がほとんどだが、ガラス繊維のチョップドストランドを無方向に均一に分散させる方法としてガラスを帯電させる方法（特開平５−２６３３４９号公報）も報告されている。しかし、集束を十分にほぐすことはできなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、次の点を満足する分散方法、分散機装置、ガラス切断装置及び成形材料の製造方法にある。
▲１▼ガラス繊維のチョップドストランドの集束を効率よくほぐす（４８００ＴＥＸを４００ＴＥＸ以下に）こと、
▲２▼ガラス繊維チョップドストランドが、平面に落ちた際の方向性持たないこと、
▲３▼均一に散布すること、
▲４▼装置設備は小さいこと。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題について、鋭意研究した結果、本発明を完成するに至ったものである。
【０００９】
即ち、本発明は、自由落下するガラス繊維のチョップドストランドを分散機装置の平面に垂直に相対立する平盤1-1と、その平盤1-1の中心を貫通する回転軸1-2と、その相対する平板同士の周辺位置を結ぶ棒1-3を複数本有する回転ドラム１で叩くことを特徴とするチョップドストランドの分散方法、平面に垂直に相対立する平盤1-1と、その平盤1-1の中心を貫通する回転軸1-2と、その相対する平板同士の周辺位置を結ぶ棒1-3を複数本有する回転ドラム１、回転ドラム支持台２、回転ドラム駆動モーター３、回転ドラムと駆動モーター連結部４から構成されることを特徴とする分散機装置、該分散機装置と回転ドラム１の上部位置にガラス繊維カッターローラー５、ローラー駆動モーター６を有することを特徴とするガラス繊維切断装置、そのガラス繊維切断装置を製造装置として用い基材上に分散したガラス繊維積層体を形成し、次いで、前記積層体に熱硬化性樹脂組成物を含浸し、更に上から基材で覆い基材同士をサンドイッチ構造にしたことを特徴とする成形材料の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の分散方法の回転ドラム１は、図３に示すような、平面に垂直に相対立する同形状の平盤１−１と、その平盤１−１の中心を貫通する水平な回転軸１−２とからなり、平盤１−１同士の距離は、ガラス繊維カッターローラー５の幅とし、その相対する平盤１−１同士の周辺位置を結ぶ棒１−３を複数本有する構成からなるものである。
【００１１】
本発明の方法は、図２に示すように、この回転ドラム１をガラス繊維カッターローラー５及びゴムローラー７の下部、好ましくは該ローラー５とゴムローラー７との接触する部分の真下より、やや後ろに回転ドラム１の回転軸１−２が来るように設置する。この設置箇所は、ガラス繊維の集束をほぐす上、方向性をなくす上及び均一分散性を得る上で重要である。
【００１２】
即ち、回転ドラム１を回転させ、切断後自然落下してくるガラス繊維のチョップドストランドを棒１−３でたたき上げることにより、ガラス繊維のチョップドストランドの集束をほぐし、さらに衝撃を受けたガラス繊維のチョップドストランドはランダムな回転や落下方向が変化することにより、ガラス繊維のチョップドストランドが着地時の方向、角度がランダムになり、ガラス繊維のチョップドストランドを無方向に均一分散させることができるのである。即ち、限られた設置面積の中で、連続的に落下するガラス繊維のチョップドストランドの集束をほぐすためには、ガラス繊維のチョップドストランドに回転ドラム１で叩いて衝撃を与えることが重要である。
【００１３】
本発明の分散機装置は、図４に示されるように回転ドラム１、回転ドラム支持台２、回転ドラム駆動モーター３、回転ドラムと駆動モーターとの連結部４から構成され、必要によりサイドフード８、基材搬送装置９を有する。平盤１−１同士の距離はガラス繊維カッターローラー５の幅とするのが好ましい。
【００１４】
分散機装置の回転ドラム１は、図３に示されるように平面に垂直に相対立する同形状の平盤１−１と、その平盤１−１の中心を貫通する水平な回転軸１−２とからなり、盤同士の距離はガラス繊維カッターローラー５の幅とし、その相対する平盤１−１同士の周辺位置を結ぶ棒１−３を複数本有する構成からなる。この平盤１−１の平面形状は、三角、四角、六角、円等いずれの形状でも良いが、好ましくは円形である。図３、４の棒１−３は、断面円形で直線のものを採用したが、真っ直ぐな棒でなくジグザグ形状の棒では回転の際にバランスを崩しやすく、効果も期待できないので適切ではない。その断面形状は、円形にこだわらず角形状でも効果は等しい。
【００１５】
この平盤１−１の大きさ（直径）は、好ましくは１５〜２５ｃｍ、より好ましくは１８〜２２ｃｍである。図４では、平盤１−１の６箇所（六角形の頂点の位置）に穴を開け、円盤同士を結ぶように６本の丸棒１−３を固定した平盤１−１で直径２１０ｍｍ、棒本数６本のものの構成を例示してる。平盤１−１には、好ましくは２〜１２箇所（六角形の頂点の位置）に穴を開け、平盤１−１同士を結ぶように好ましくは２〜１２本の棒１−３を固定する。
【００１６】
この平盤１−１の中心を回転軸１−２が貫いて通り、回転の際に問題が生じなければ良い。棒１−３は、好ましくは太さ３ｍｍ〜１０ｍｍの棒で、断面形状は三角、四角、六角、丸等いずれの形状でも良い。材質は、金属、鋼材である。その本数は、好ましくは２〜１２本、より好ましくは４〜８本からなる。ガラス分散機装置の棒１−３の本数は、本数が少なければ、回転数を早くすれば効果は同等であるが、本数を増やしすぎた場合は、円筒形に近くなり、ガラス繊維のチョップドストランドが棒１−３と棒１−３との間隔に入りにくくなり、ガラス繊維のチョップドストランドに的確に当てることができず逆効果である。また、本数を増やし回転数を遅くし、ガラス繊維のチョップドストランドが棒１−３の間隔に入りやすくした場合は、ガラス繊維のチョップドストランドに与える衝撃力が弱く、ガラス繊維のチョップドストランドの集束をほぐすことができなくなる。
【００１７】
回転ドラム支持台２は、回転ドラム１を支持し、ドラム１の回転時に揺れたり、動かないよう支える。回転ドラム駆動モーター３は、連結部４により、回転ドラム１結合し、該モーター３の回転で該ドラム１を高速で回転させる。その回転数は、５０〜５００回転／分、好ましくは８０〜１８０回転／分である。特に好ましくは回転数は１００〜１５０回転／分程度が妥当である。
【００１８】
分散装置は、ガラス繊維切断装置と共に用い、ガラス繊維のチョップドストランドの集束をほぐし、無方向、均一に散布させる。また、ガラス繊維切断装置の下部に設置するため、設備の大きさは小さくする必要がある。
【００１９】
本発明のガラス繊維切断装置は、図５に示されるように分散機装置の回転ドラム１の上部に、切断刃を有するカッターローラー５、ローラー駆動モーター６、ゴムローラー７、必要によりサイドフード８で構成され、更に分散機装置の下には基材搬送装置９が設けられる。ローラー駆動モーター６により回転するのは、ガラス繊維カッターローラー５かゴムローラー７いずれでも良い。ガラス繊維カッターローラー５をゴムローラー７に圧着させながらゴムローラー７を回転させることにより、カッターローラー５とゴムローラー７との隙間に、上から必要により設けられるガラス繊維導管により導かれたガラス繊維ロービングが、カッターローラー５の切断刃により切断される。その切断長は、切断刃の間隔で決定されるが、切断長は１インチ（ｉｎｃｈ）が一般的である。
【００２０】
帯状基材１１は、基材搬送装置９により、水平方向に切断ガラス繊維積層物を乗せて搬送され、最終的に成形材料を包むものである。帯状基材１１の材質は、特に限定されないが、成形材料とする上で、合成樹脂フィルム・シートが好ましく用いられる。
【００２１】
本発明の分散機装置は、ガラス繊維カッターローラー５とゴムローラー７の接触する位置の真下より基材搬送方向の上側にややずらして設置するのが好ましい。分散機装置の回転ドラム１は、回転ドラム駆動モーター３の駆動により、連結部４を経由して回転を行う。回転方向は、落下するガラス繊維のチョップドストランドが叩き上げられる方向が望ましい。切断されたガラス繊維のチョップドストランドが、基材搬送方向の左右に飛び散らないように、分散機装置の断面を円形に切り抜いたサイドフード８を設置するのが好ましい。
【００２２】
本発明の成形材料とは、好ましくはシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣと略記する）である。ＳＭＣは、熱硬化性樹脂を、基材上に分散したガラス繊維積層体に、含浸し、更に上から基材で覆い基材同士のサンドイッチ構造にしたものである。熱硬化性樹脂とは、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂（ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、不飽和ポリエステルアクリレート）、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２３】
成形材料の製造方法としては、予め熱硬化性樹脂組成物を塗布しておいた帯状基材１１を、その下部に本発明の分散機装置を持つガラス繊維切断装置の下を基材搬送装置９により、帯状基材１１が該装置の下を通る時、ガラス繊維チョップドストランドが自由落下し降り積もり、更に、その上に十分含浸する量の熱硬化性樹脂組成物を塗布し、更に、帯状基材１１を上からかぶせることで、上下からロールで押さえて十分に含浸させ、成形材料を製造する。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明を、実施例、比較例により詳細に説明するが本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下において部および％は特に断りのない限り、すべて重量基準であるものとする。
【００２５】
（実施例・比較例）
ガラス繊維（ガラス繊維ロービング）４８００ＴＥＸを下記の条件で切断、分散散布し、本発明の分散機装置の実施例、本発明分散機装置を用いない比較例の実施を行った。
（比較条件）
・ガラス繊維                    ４８００ＴＥＸ
・ガラス繊維本数                    ４２本
・切断長      １ｉｎｃｈ
・ガラス切断量                  １０００ｇ／ｍ２
・基材搬送速度                      １０ｍ／ｍｉｎ
・ガラス分散機回転数          １５０ｒｐｍ
【００２６】
（結果）
上記条件により、２５ｃｍ×２５ｃｍのガラス板上にガラス繊維を散布させ比較した。
【００２７】
【表１】
0003630221.tif 000002
【００２８】
【発明の効果】
本発明のチョップドストランドの分散方法、分散機装置は、回転ドラムによりガラス繊維の分散性、非方向性、集束がほぐされているので、優れた成形材料が得られる。この分散装置は、ガラス繊維切断装置に用いることにより、ガラス繊維のチョップドストランドの集束をほぐし、無方向、均一に散布させることが可能となった。また、ガラス繊維切断装置の下部に設置するため、設備の大きさは最小限に実施することが可能である。
つまり、本発明の効果は、
▲１▼ガラス繊維のチョップドストランドの集束を十分にほぐす（４８００ＴＥＸを４００ＴＥＸ以下に）
▲２▼ガラス繊維のチョップドストランドの方向性を無くせる
▲３▼均一に散布するできる、
▲４▼設備は小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係るガラス繊維切断装置の側面図および搬送基材上のガラス繊維にかかる上平面図である。
【図２】本発明に係る分散方法の側面図、上平面図である。
【図３】本発明に係る回転ドラムを示す正面図及び側面図である。
【図４】本発明の分散装置を示す正面図、側面図である。
【図５】本発明の分散装置を含むガラス繊維切断装置を示す正面図、側面図である。
【符号の説明】
１…回転ドラム
１−１…平盤
１−２…回転軸
１−３…棒
２…支持台
３…回転ドラム駆動モーター
４…連結部
５…ガラス繊維カッターローラー
６…ローラー駆動モーター
７…ゴムローラー
８…サイドフード
９…基材搬送装置
１０…ガラス繊維
１１…帯状基材
【図１】
0003630221.tif 000003
【図２】
0003630221.tif 000004
【図３】
0003630221.tif 000005
【図４】
0003630221.tif 000006
【図５】
0003630221.tif 000007