(57)【要約】  圧縮及び射出成形用途に使用することができる乾燥した細断ガラス繊維束が提供される。細断ガラス繊維束（１０）は、実質的に平行の向きに位置決めされた個々のガラス繊維（１２）から形成される。乾燥した細断ガラス繊維束は、サイズ組成物を細くされたガラス繊維（１２）に塗布し、所望の束のテックスを得るように繊維を分け、湿式のガラス束（４２）を個別の長さに細断し、誘電オーブン（４６）において湿式のガラス束を乾燥させることによって準備することができる。代替的に、乾燥した細断ガラス繊維束は、細くされたガラス繊維をサイズ処理し、サイズ処理された繊維を、ブッシュによって加熱された空気が熱伝達チャンバに引き込まれて、ガラス繊維束を乾燥させる熱伝達チャンバに通し、所望の束のテックスを得るように乾燥したサイズ処理されたガラス繊維束を分け、乾燥したガラス繊維束を細断することによって準備することができる。サイジング組成物は、ポリウレタン膜形成剤、不飽和ポリエステル、又はエポキシ樹脂からなる群から選択された１つ又はそれ以上の膜形成剤を含む。【選択図】図３
2009522457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形された複合物品を作るための方法であって、
細断ガラス繊維束（１０）、及びポリマー樹脂を含有する成形化合物をマッチド・モールドの半体内に配置するステップ
を含み、前記細断ガラス繊維束は、束にされた向きに位置決めされた実質的に平行の複数のガラス繊維（１２）を有し、前記ガラス繊維は、前記ガラス繊維束の形成及び後処理中に前記複数のガラス繊維を前記束にされた向きに維持するサイズ組成物で少なくとも部分的にコーティングされており、
前記マッチド・モールドを密閉し、
前記成形化合物が溶融するようにするのに十分な温度に圧力のかかった状態の前記密閉型マッチド・モールドを加熱し、
前記ポリマー樹脂を硬化させて、複合物品を形成する、
ステップを含み、
前記サイズ組成物は、
ポリウレタン膜形成剤、不飽和ポリエステル膜形成剤、及びエポキシ樹脂膜形成剤からなる群から選択された１つ又はそれ以上の膜形成剤と、
少なくとも１つのシラン・カップリング剤と、
少なくとも１つの潤滑剤と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記成形化合物は、シート成形化合物材料及びバルク成形化合物材料からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記サイズ組成物を、ブッシュ（３０）から細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維（１２）を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランド（３６）に分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束（４２）を形成し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブン（４６）において前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束を形成し、
前記湿式の細断ガラス繊維束をコンテナ内に収集し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブンにおいて前記コンテナ内の前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記細断ガラス繊維束を形成するステップをさらに含み、前記細断ガラス繊維束を形成する前記ステップは、
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記ブッシュによって加熱された空気が内部に引き込まれて、前記複数のサイズ処理されたガラス繊維を実質的に乾燥させ、乾燥したガラス繊維を形成する熱伝達チャンバに前記複数のガラス繊維を通し、
前記乾燥したガラス繊維を、内部に所定の数の前記乾燥したガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記膜形成剤は、ポリウレタン膜形成剤であり、前記サイズ組成物は、ポリウレタン−アクリル合金をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記膜形成剤は、エポキシ樹脂膜形成剤であり、前記サイズ組成物は、エポキシ硬化剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１つ又はそれ以上の膜形成剤は、固定相固体の約１５重量％から約９５重量％までの量で前記サイズ組成物中に含まれ、前記少なくとも１つのシラン・カップリング剤は、固定相固体の約１．５−１５重量％の量で前記サイズ組成物中に含まれ、前記少なくとも１つの潤滑剤は、固定相固体の約０．０５重量％から約１０重量％までの量で前記サイズ組成物中に含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
成形された複合物品を形成するための方法であって、
２つの半体を有するモールドにおいて、前記２つの半体が共に位置決めされるときに、それらが所望の形状を有する密閉型モールドを形成するように、細断ガラス繊維束、並びに樹脂及び樹脂含有化合物からなる群から選択されたポリマー材料を成形するステップ
を含み、
前記細断ガラス繊維束、前記樹脂、及び前記樹脂含有化合物のうちの少なくとも１つが、前記密閉型モールド内に射出され、
前記細断ガラス繊維束は、束にされた向きに位置決めされた実質的に平行の複数のガラス繊維から形成され、前記ガラス繊維は、前記ガラス繊維束の形成及び後処理中に前記複数のガラス繊維を前記束にされた向きに維持するサイズ組成物で少なくとも部分的にコーティングされ、
前記サイジング組成物は、
ポリウレタン膜形成剤、不飽和ポリエステル膜形成剤、及びエポキシ樹脂膜形成剤からなる群から選択された１つ又はそれ以上の膜形成剤と、
少なくとも１つのシラン・カップリング剤と、
少なくとも１つの潤滑剤と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記ポリマー材料は、熱可塑性樹脂であり、前記成形ステップは、
前記熱可塑性樹脂を溶融状態に置き、液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を形成するのに十分な温度に前記細断ガラス繊維束及び前記熱可塑性樹脂を加熱し、
前記液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を前記密閉型モールド内に射出し、
前記液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を冷却して、前記成形された複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマー材料は、熱硬化性樹脂であり、前記成形ステップは、
前記熱硬化性樹脂を溶融状態に置き、液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を形成するのに十分な温度に前記細断ガラス繊維束及び前記熱硬化性樹脂を加熱し、
前記液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を前記密閉型モールド内に射出し、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記成形された複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマー材料は、バルク成形化合物であり、前記成形ステップは、
前記密閉型モールドを加熱し、
前記バルク成形化合物及び前記細断ガラス繊維束を前記加熱された密閉型モールド内に射出し、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記成形された複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマー材料は、熱硬化性樹脂であり、前記成形ステップは、
前記細断ガラス繊維束を前記モールドの前記２つの半体のうちの一方の半体内に配置し、
前記モールドが前記密閉型構成になるように前記モールドの前記２つの半体を位置決めし、
前記熱硬化性樹脂を前記密閉型モールド内に射出して、前記熱硬化性樹脂で前記細断ガラス繊維束を湿潤させ、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記成形された複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ポリマー材料は、熱硬化性樹脂であり、前記成形ステップは、
高圧のかかった状態で前記細断ガラス繊維束と前記熱硬化性樹脂とを混合して、樹脂／ガラス繊維束の混合物を形成し、
前記樹脂／ガラス繊維束の混合物を前記密閉型モールド内に射出する、
ステップを含み、前記密閉型モールドは、前記熱硬化性樹脂を溶融させるのに十分な温度に加熱され、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリマー材料は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂からなる群から選択された樹脂であり、前記成形ステップは、
前記細断ガラス繊維束及び前記樹脂を前記密閉型モールド内に配置し、
前記密閉型モールドを加熱し、
前記密閉型モールドを回転させる、
ステップを含み、前記密閉型モールドの前記回転は、遠心力を前記細断ガラス繊維束及び前記樹脂にかけるようにして、前記細断ガラス繊維束全体にわたり前記樹脂を分散させ、混合物を形成し、
前記混合物を硬化させて、前記成形された複合物品を形成するステップ含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束を形成し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブンにおいて前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束を形成し、
前記湿式の細断ガラス繊維束をコンテナ内に収集し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブンにおいて前記コンテナ内の前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
複合物品のための予備的形成品を形成するための方法であって、
細断ガラス繊維束及び熱硬化性樹脂をマッチド・モールドの半体内にエアブローするステップ
を含み、前記マッチド・モールドは、２つの半体が共に位置決めされるときに、それらが所望の形状の複合物品を形成するように、前記２つの半体から形成され、前記細断ガラス繊維束は、束にされた向きに位置決めされた実質的に平行の複数のガラス繊維を有し、前記ガラス繊維は、
ポリウレタン膜形成剤、不飽和ポリエステル膜形成剤、及びエポキシ樹脂膜形成剤からなる群から選択された１つ又はそれ以上の膜形成剤と、
少なくとも１つのシラン・カップリング剤と、
少なくとも１つの潤滑剤と、
を含むサイズ組成物で少なくとも部分的にコーティングされ、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記複合物品のための前記予備的形成品を形成するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束を形成し、
前記湿式の細断ガラス繊維束をコンテナ内に収集し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブンにおいて前記コンテナ内の前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記ブッシュによって加熱された空気が内部に引き込まれて、前記複数のサイズ処理されたガラス繊維を実質的に乾燥させ、乾燥したガラス繊維を形成する熱伝達チャンバに前記複数のガラス繊維を通し、
前記乾燥したガラス繊維を、内部に所定の数の前記乾燥したガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、強化熱可塑性及び熱硬化性複合材に関し、より特定的には、従来は圧縮又は射出成形用途に使用されるガラス形態の代わりとして用いて、強化複合材を形成することができる乾燥した細断ガラス繊維束に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、ガラス繊維は、ブッシュ又はオリフィス・プレートを介して溶融ガラスを引き出してフィラメントにし、潤滑剤とカップリング剤と膜形成バインダ樹脂とを含有する水性サイジング組成物をフィラメントに塗布することによって形成される。サイジング組成物は、フィラメント間の磨耗から繊維を保護し、ガラス繊維とガラス繊維が用いられることになる基材との間の相溶性を促す。サイジング組成物が塗布された後に、湿式の繊維は、１つ又はそれ以上のストランドにまとめ、所望の長さに細断し、収集することができる。細断されたストランドは、数百又は数千もの個々のガラス繊維を含有することができる。次に、収集された細断ガラス・ストランドは、湿式の細断繊維ストランド（ＷＵＣＳ）として湿潤状態でパッケージすることもできるし、或いは乾燥させて、乾式の細断繊維ストランド（ＤＵＣＳ）を形成することもできる。
【０００３】
細断ガラス繊維は、熱可塑性及び熱硬化性物品における強化材料として広く用いられる。例えば、乾燥した細断繊維ストランドをポリマー樹脂と混合し、圧縮又は射出成形機に供給して、ガラス強化複合物品を形成することができる。細断繊維ストランドは、押し出し成形機において熱可塑性ポリマー樹脂の粉末、リグラインド、又はペレットと混合することができる。例えば、粉末、リグラインド、又はポリマー・ペレットをツイン・スクリュ押し出し機の第１のポートの中に入れることができ、乾式の細断ガラス繊維を溶融したポリマーと共に押し出し機の第２のポートの中に入れて、繊維／樹脂の混合物を形成することができる。代替的に、ポリマー樹脂及び細断ストランド断片は、乾燥混合され、樹脂が溶融させられ、ガラス繊維ストランドの一体性が破壊され、繊維ストランドが溶融した樹脂全体にわたり分散させられて、繊維／樹脂の混合物を形成する単一のスクリュ押し出し機の中に共に入れられる。繊維／樹脂の混合物を直接射出成形機の中に入れることもできるし、或いは繊維／樹脂の混合物をペレットに形成することもできる。次に、乾燥繊維ストランド／樹脂分散ペレットを成形機に入れて、複合物品全体にわたりガラス繊維ストランドの実質的に均一な分散を有する成形された複合物品に形成することができる。
【０００４】
乾燥した細断繊維ストランドは、典型的には、乾式の繊維が一般的には細断される前の別個のステップで乾燥させられパッケージされるので、湿式の細断ストランドより製造に費用がかかる。さらに、圧縮及び射出成形された物品において、機械及び衝撃性能は、ガラス成分に正比例する。したがって、高い衝撃強度を必要とする複合材中のガラス成分の増加を実現することになるあまり費用のかからないガラス形成基盤を用いることが望ましい。
湿式の繊維から形成された乾燥した細断繊維束は、既に製造されている。これらの乾燥した細断繊維束を形成する工程の幾つかの例を以下に記載する。
【０００５】
Ｓｃｈａｅｆｅｒに付与された米国特許番号第４，０２４，６４７号は、細断ガラス・ストランドを乾燥させ移送するための方法及び装置を開示する。ガラス・フィラメントは、ブッシュ内のオリフィスを介して細くされ、潤滑バインダ及び／又はサイズでコーティングされる。フィラメントは、１つ又はそれ以上のストランドにまとめられ、細断される。次に、湿式の細断繊維は、第１の振動コンベヤ上に落ちる。第１の振動コンベヤの振動は、束が互いに付着しないようにすることによって、細断ストランドを繊維束状に維持する。次に、細断ストランドは、第２の振動コンベヤまで、細断ストランドが加熱されて、水分含有量を０．１重量パーセント未満に減少させる加熱ゾーンに通される。次に、所望の長さの細断ストランドは、第２の振動コンベヤの有孔部分を通って、収集パッケージの中に通される。
Ｆｌａｕｔｔ他に付与された米国特許番号第５，０５５，１１９号は、ガラス繊維束又はストランドを形成するためのエネルギー効率の良い工程及び装置を記載する。ガラス繊維は、加熱ブッシュから吐出される溶融ガラスから形成される。繊維は、下方向に移動させられ、サイジングが、アプリケータによってガラス繊維に塗布される。ガラス繊維を乾燥させるために、ブッシュの周囲からの空気は、それがブッシュの加熱によって加熱されるブッシュの下方に送られる。加熱された空気は、ガラス繊維が通されるチャンバの中に引き込まれる。熱伝達接触が、サイジング組成物中の水又は溶剤を蒸発させるようにする。次に、乾燥した繊維は、束にまとめられる。束は、後に細断されてもよい。
【０００６】
Ｂｌｏｕｇｈ他に付与された米国特許番号第６，１４８，６４１号は、連続的な繊維ストランドの供給源から乾燥した細断ストランドを製造するための方法及び装置を記載する。記載された方法においては、細断繊維ストランドは、細断アセンブリにおいて繊維ストランドを細断し、細断ストランドを出口アセンブリから遷移シュート内へ、直接乾燥チャンバの中に排出して、乾燥チャンバにおいて細断ストランドを収集し、乾燥チャンバにおいて少なくとも部分的にストランドを乾燥させることによって、１つ又はそれ以上の連続的なストランドから製造される。
これらの乾燥した細断ガラス束の存在にもかかわらず、ガラス繊維成分を増加させ、圧縮及び射出成形された複合部品においてガラス繊維を均一に分散させるための費用効率が高く、かつ効率的な工程に対する、当該技術分野における必要性が依然としてある。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的は、圧縮又は射出成形用途に使用される従来のガラス形態の代わりとして用いることができる細断ガラス繊維束を提供することである。細断ガラス繊維束は、互いに実質的に平行の向きに位置決めされた複数の個々のガラス繊維から形成される。細断ガラス繊維束を形成するために用いられるガラス繊維は、任意の型のガラス繊維とすることができる。天然繊維、鉱物繊維、炭素繊維、セラミック繊維、及び／又は合成繊維のような強化繊維が細断ガラス繊維束中に含まれてもよいが、細断ガラス繊維束中の繊維の全てがガラス繊維であることが好ましい。繊維は、（ポリウレタン膜形成剤、ポリエステル膜形成剤、及び／又はエポキシ樹脂膜形成剤のような）１つ又はそれ以上の膜形成剤と、少なくとも１つの潤滑剤と、（アミノシラン又はメタクリロキシシラン・カップリング剤のような）少なくとも１つのシラン・カップリング剤とを含むサイズ組成物で少なくとも部分的にコーティングされる。ガラス繊維上のサイズが、ガラス繊維束の形成及び後処理中の束の一体性を維持し、後処理ステップ中に細断ガラス繊維束をフィラメント化して、美的に満足させる外観を完成品に提供するのを助ける。
【０００８】
さらに、本発明の目的は、圧縮及び射出成形用途に使用される従来のガラス形態の代わりとして用いることができる細断ガラス繊維束を形成するための方法を提供することである。（ポリウレタン膜形成剤、ポリエステル膜形成剤、及び／又はエポキシ樹脂膜形成剤のような）１つ又はそれ以上の膜形成剤と、少なくとも１つの潤滑剤と、（アミノシラン又はメタクリロキシシラン・カップリング剤のような）少なくとも１つのシラン・カップリング剤とを含むサイズ組成物は、従来の方法で細くされたガラス繊維に塗布される。サイズ処理されたガラス繊維は、所定の数の個々のガラス繊維を含有するガラス繊維ストランドに分けることができる。ガラス繊維束は、約２０ｇ／ｋｍから約２００ｇ／ｋｍまでの束のテックスを有することが望ましい。次に、ガラス繊維ストランドを湿式の細断ガラス繊維束に細断し乾燥させて、サイジング組成物を凝固させるか又は固化させることができる。好ましくは、湿式の繊維束を、従来の誘電（ＲＦ）オーブンのようなオーブン、Ｃｒａｔｅｃ（登録商標）オーブン（Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社から入手可能）のような流動床オーブン、又は回転トレイ式熱オーブンにおいて乾燥させて、細断ガラス繊維束を形成する。
【０００９】
さらに、本発明の目的は、熱伝達チャンバを使用して、サイズ処理された湿式のガラス繊維を断熱的に乾燥させる、細断ガラス繊維束を形成するための方法を提供することである。（ポリウレタン膜形成剤、ポリエステル膜形成剤、及び／又はエポキシ樹脂膜形成剤のような）１つ又はそれ以上の膜形成剤と、少なくとも１つの潤滑剤と、（アミノシラン又はメタクリロキシシラン・カップリング剤のような）少なくとも１つのシラン・カップリング剤とを含むサイズ組成物は、ブッシュから細くされたガラス繊維に塗布される。次に、サイズ処理されたガラス繊維は、ブッシュによって加熱された空気が熱伝達チャンバに引き込まれて、ガラス繊維上のサイジングを実質的に乾燥させる熱伝達チャンバに通すことができる。熱伝達チャンバから出て行く乾燥したガラス繊維は、予め選択された数の個々のガラス繊維を含有するガラス繊維ストランドに分けることができる。ガラス繊維束は、約５ｇ／ｋｍから約５００ｇ／ｋｍまでの束のテックスを有することが望ましい。ガラス・ストランドは、ガラス・ストランドを細断ガラス繊維束に細断する前に、単一のトウにまとめることができる。１つの例示的な実施形態において、細断繊維束は、従来の誘電（ＲＦ）オーブン、Ｃｒａｔｅｃ（登録商標）オーブン（Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社から入手可能）のような流動床オーブン、又は回転トレイ式熱オーブンにおいてさらに乾燥させられる。
【００１０】
本発明の利点は、細断ガラス繊維束をより速い速度で形成できることである。細断ガラス繊維束を製造することができる速度を増加させると、より高いスループット及び顧客に販売することができる付加的な製品が可能になる。
本発明の別の利点は、湿式のガラス繊維を大量に乾燥させることができるので、細断ガラス繊維束を低い製造コストで形成できることである。
【００１１】
本発明のさらに別の利点は、細断ガラス繊維束を１つのステップで形成し、次にマット製造施設、又は圧縮若しくは射出成形用途に細断ガラス繊維を用いる顧客に出荷することができるコンテナ内で乾燥させることである。
さらなる利点は、細断ガラス繊維束は、束に修正を加えることなく直接圧縮又は射出成形用途に用いることができることである。
本発明の前述の及び他の目的、特徴、及び利点は、次の詳細説明を考慮して後でより完全に明らかになるであろう。しかしながら、図面は、例証目的のためであり、本発明の範囲を規定するものと解釈すべきではないことを特に理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の利点は、特に添付の図面と組み合わされるときに、本発明の以下の詳細な開示を考慮すると明らかになるであろう。
特に規定のない限り、本明細書において用いられる全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書において記載されるものと同様な又は均等な如何なる方法及び材料も本発明の実施又は試験において用いることができるが、好ましい方法及び材料を本明細書において記載する。
【００１３】
図面において、線、層、及び領域の厚さは、明瞭にするために誇張する場合がある。図全体を通して見つけられる同じ番号が同じ要素を示すことに注目すべきである。「上部」、「下部」、「側部」、「上方」、「下方」等の用語は、説明目的のためにのみ本明細書において用いられる。要素が別の要素「の上に」あると言われるときは、それが直接他の要素の上にあるか、又はそれに押し付けているものとすることもできるし、或いは介在する要素が存在してもよいことが理解される。「サイジング」、「サイズ」、「サイジング組成物」、及び「サイズ組成物」という用語は、本明細書において互換性をもって用いることができる。「ストランド」及び「束」という用語も、本明細書において互換性をもって用いることができる。さらに、「シート成形化合物」及び「シート成形化合材料」並びに「バルク成形化合物」及び「バルク成形化合物材料」という用語は、それぞれ互換性をもって用いることができる。
【００１４】
本発明は、圧縮及び射出成形用途に使用される従来のガラス形態の代わりとして用いることができる細断ガラス繊維束に関し、かつこのような細断ガラス繊維束を形成するための工程に関する。本発明による細断ガラス繊維束の例が、図１に一般的に示される。図１に示されるように、細断ガラス繊維束１０は、直径１６及び長さ１４を有する複数の個々のガラス繊維１２から形成される。個々のガラス繊維１２は、堅く編んだ又は「束にされた」構成で互いに実質的に平行の向きに位置決めされる。本明細書において用いられる、「実質的に平行の」という語句は、個々のガラス繊維１２が互いに平行又はほぼ平行であることを示すことが意図される。
細断繊維束を形成するために使用されるガラス繊維は、Ａ型ガラス繊維、Ｃ型ガラス繊維、Ｅ型ガラス繊維、Ｓ型ガラス繊維、Ｅ−ＣＲ型ガラス繊維（例えば、Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社から市販されているＡｄｖａｎｔｅｘ（登録商標）ガラス繊維）、羊毛ガラス繊維、又はこれらの組み合わせのような、いずれかの型のガラス繊維とすることができる。少なくとも１つの好ましい実施形態において、ガラス繊維は、湿式使用の細断ストランド（ＷＵＣＳ）ガラス繊維である。湿式使用の細断ストランド・ガラス繊維は、当該技術分野において知られている従来の工程によって形成することができる。湿式使用の細断ストランド・ガラス繊維は、約５％から約３０％までの水分含有量を有することが望ましく、約５％から約１５％までの水分含有量がさらにより望ましい。
【００１５】
繊維束１０中の、天然繊維、鉱物繊維、炭素繊維、セラミック繊維、及び／又はポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレン・テレフタレート、ポリプロピレン、及び／又はポリパラフェニレン・テレフタルアミド（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）として市販される）等の合成繊維のような他の強化繊維の使用は、本発明の範囲内であると考えられる。本明細書において用いられる、「天然繊維」という用語は、これらに限定されるものではないが、茎、種、葉、根、靭皮部、又は篩部を含む、植物のいずれかの部分から抽出された植物繊維を示すことが意図される。しかしながら、束１０中の繊維の全てがガラス繊維であることが好ましい。
本明細書においては、本発明の好ましい実施形態である、ガラス繊維束１２について言及することを認識すべきである。しかしながら、全てを、上記で列挙された天然繊維及び合成繊維のいずれかのようなガラス以外の強化繊維で本発明の繊維束を形成することは、本発明の範囲内である。さらに、繊維束がガラス繊維と熱可塑性繊維の組み合わせから形成することができることも認識すべきである。例えば、ガラス繊維ブッシュ及び熱可塑性繊維ブッシュを隣接して配置することができ、ガラス繊維と熱可塑性繊維とを合わせ、次いで、後述のように細断し乾燥させて（例えば、インライン式）、混合された繊維束をもたらすことができる。このような混合されたガラス／熱可塑性束は、ガラス強化複合材を形成するどのような付加的な添加剤もなしで出荷し、成形することができる。
【００１６】
図２に一般的に示される、１つの例示的な実施形態において、細断ガラス繊維束１０を形成する工程は、ガラス繊維を形成するステップ（ステップ２０）と、サイズ組成物をガラス繊維に塗布するステップ（ステップ２２）と、所望の束のテックスを得るように繊維を分けるステップ（ステップ２４）と、湿式の繊維ストランドを個別の長さに細断するステップ（ステップ２６）と、細断ガラス繊維束を形成するために湿式のストランドを乾燥させるステップ（ステップ２８）とを含む。
図３により詳細に示されるように、ガラス繊維１２は、ブッシュ又はオリフィス３０から溶融ガラス材料流（図示せず）を細くすることによって形成することができる。細くされたガラス繊維１２は、約６ミクロンから約３０ミクロンまで、好ましくは約１０ミクロンから約１６ミクロンまでの直径を有することができる。ガラス繊維１２がブッシュ３０から引き出された後に、水性サイジング組成物が、繊維１２に塗布される。サイジングは、図３に示される塗布ローラー３２によって又はサイズを直接繊維上に噴霧することによって（図示せず）等の従来の方法により塗布することができる。サイズは、後処理中の破断からガラス繊維１２を保護し、フィラメント間の磨耗を阻止するのに役立ち、例えば、ストランドを形成するガラス・フィラメントの相互接続といった、ガラス繊維のストランドの一体性を保証する。本発明においては、ガラス繊維１２上のサイズはまた、例えば圧縮又は射出成形工程において、ガラス繊維束１０の形成及び後処理中の束の一体性を維持する。
【００１７】
ガラス繊維１２に塗布されたサイズ組成物は、（ポリウレタン膜形成剤、ポリエステル膜形成剤、及び／又はエポキシ樹脂膜形成剤のような）１つ又はそれ以上の膜形成剤と、少なくとも１つの潤滑剤と、（アミノシラン又はメタクリロキシシラン・カップリング剤のような）少なくとも１つのシラン・カップリング剤とを含む。必要に応じて、酢酸、ホウ酸、メタ硼酸、琥珀酸、クエン酸、蟻酸、及び／又はポリアクリル酸のような弱酸をサイズ組成物に添加して、シラン・カップリング剤の加水分解を助けることができる。サイズ組成物は、乾燥した繊維上で約０．０５％から約１０％までの強熱減量（ＬＯＩ）でガラス繊維１２に塗布することができる。ＬＯＩは、ガラス繊維の表面上に付着した有機固形物の百分率と定義することができる。
【００１８】
膜形成剤は、ガラス繊維１２間の接着の改善をもたらす薬剤であり、それにより、ストランドの一体性の改善がもたらされる。本発明に使用するための適切な膜形成剤には、ポリウレタン膜形成剤、エポキシ樹脂膜形成剤、及び不飽和ポリエステル樹脂膜形成剤が含まれる。膜形成剤の特定の例には、これらに限定されるものではないが、Ｎｅｏｘｉｌ６１５８（ＤＳＭ社から入手可能）のようなポリウレタン分散、Ｎｅｏｘｉｌ２１０６（ＤＳＭ社から入手可能）、Ｎｅｏｘｉｌ９５４０（ＤＳＭ社から入手可能）及びＮｅｏｘｉｌ  ＰＳ４７５９（ＤＳＭ社から入手可能）のようなポリエステル分散、及びＰＥ−４１２（ＡＯＣ社から入手可能）、ＮＸ（ＤＳＭ社から入手可能）、Ｎｅｏｘｉｌ０１５１（ＤＳＭ社から入手可能）、Ｎｅｏｘｉｌ２７６２（ＤＳＭ社）、ＮＸ１１４３（ＤＳＭ社から入手可能）、ＡＤ５０２（ＡＯＣ社から入手可能）、Ｅｐｉ  Ｒｅｚ５５２０（Ｈｅｘｉｏｎ社から入手可能）、Ｅｐｉ  Ｒｅｚ３９５２（Ｈｅｘｉｏｎ社から入手可能）、Ｗｉｔｃｏｂｏｎｄ  Ｗ−２９０Ｈ（Ｃｈｅｍｔｕｒａ社から入手可能）、及びＷｉｔｃｏｂｏｎｄ  Ｗ−２９６（Ｃｈｅｍｔｕｒａ社から入手可能）のようなエポキシ樹脂分散が含まれる。膜形成剤は、サイズの固定相固体の約５重量％から約９５重量％まで、好ましくは固定相固体の約１５重量％から約９５重量％まで、さらにより好ましくは固定相固体の約４０重量％から約８０重量％まで、サイズ組成物中に含まれてもよい。
【００１９】
サイズ組成物は、１つ又はそれ以上のシラン・カップリング剤をさらに含む。シラン・カップリング剤は、後処理中のガラス繊維１２への膜形成剤の接着を高めて、けばレベル又は破断した繊維フィラメントを減少させる。このサイズ組成物に使用することができるシラン・カップリング剤の例は、アミノ、エポキシ、ビニル、メタクリロキシ、ウレイド、イソシアネート、及びアザミドの官能基を特徴とすることができる。サイズ組成物に使用するための適切なカップリング剤の非限定的な例には、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社から入手可能なＡ−１１００）、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社から入手可能なＡ−１７４）、ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社から入手可能なＹ−９６６９）、ポリアザミドがシリル化されたアミノシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社から入手可能なＡ−１３８７）、ビス−（α−トリメトキシキシシリルプロピル）アミン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社から入手可能なＡ−１１７０）、及びビス−シラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社からＹ−９８０５として入手可能）が含まれる。シラン・カップリング剤は、サイズ組成物中の固定相固体の約０．０５重量％から約８０重量％までの量、好ましくは固定相固体の約１．５重量％から約１５重量％までの量、さらにより好ましくは固定相固体の約３重量％から約１５重量％までの量でサイズ組成物中に含まれてもよい。
【００２０】
さらに、サイズ組成物は、製造を容易にするために、少なくとも１つの潤滑剤を含むことができる。潤滑剤は、サイズ組成物中の固定相固体の約０重量％から約１５重量％までの量でサイズ組成物中に含まれてもよい。好ましくは、潤滑剤は、固定相固体の約０．０５重量％から約１０重量％までの量で含まれる。任意の適切な潤滑剤を使用することができるが、サイズ組成物に使用するのに適した潤滑剤の例には、これらに限定されるものではないが、Ｌｕｂｅｓｉｚｅ  Ｋ−１２という商標名の下で販売されるステアリック・エタノールアミド（ＡＯＣ社から入手可能）、約４００のエチレン・オキシド基を有するモノオレエート・エステルの、ＰＥＧ４００ＭＯ（Ｃｏｇｎｉｓ社から入手可能）、及びポリエチレンイミン・ポリアミド塩の、Ｅｍｅｒｙ６７６０Ｌ（Ｃｏｇｎｉｓ社から入手可能）が含まれる。さらに、Ｅｍｅｒｅｓｔ２６２０、Ｅｍｅｒｅｓｔ２６３４、Ｅｍｅｒｅｓｔ２６４８、Ｅｍｅｒｅｓｔ２６４０、Ｅｍｅｒｅｓｔ２６６１、Ｅｍｅｒｅｓｔ２３２６、Ｔｒｉｄｅｔ２６４４、Ｅｍｅｒｌｕｂｅ７４４０、Ｔｒｙｆａｃ５５５２、Ｔｒｙｆａｃ５５７６、Ｔｒｙｃｏｌ（登録商標）５９４１、Ｔｒｙｃｏｌ（登録商標）５９９３−Ａ、Ｔｒｙｃｏｌ（登録商標）５９５０、Ｔｒｙｃｏｌ（登録商標）５９９９、Ｔｒｙｃｏｌ（登録商標）５９７１、Ｔｒｙｃｏｌ（登録商標）５９６４（これらの全てがＣｏｇｎｉｓ社から市販される）、ＣｉｔｒｏｆｌｅｘＡ４（Ｍｏｒｆｌｅｘ社から市販される）、ＬＯＮＺＥＳＴ  ＳＭＳ及びＬＯＮＺＥＳＴ  ＳＭＳ−２０（両方がＬｏｎｚａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ社から入手可能である）、及び／又はＰａｒａｆｆｉｎ２２８０（Ａｄｅｒｔ社から市販される）のような添加剤をサイズ組成物に添加して、例えば顧客の施設における、さらなる処理ステップにおいてガラス繊維束の湿潤を改善することができる。
【００２１】
組み合わされたある族の化学的性質は、細断ガラス繊維束１０が後処理中に束の形態のままであるようにするのに特に有効であることが発見された。例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社によってＡ−１１００として販売される）のような、アミノシランと組み合わされたウレタン・ベースの膜形成分散は、例えば、個々のガラス繊維１２を共に束にされた状態にしておくのに、サイズ組成物中では有効である。ウレタン−アクリル又はＷｉｔｃｏｂｏｎｄ  Ａ−１００のようなポリウレタン−アクリル合金（polyurethane-acrylic alloy）のような添加剤をウレタン・ベースのサイジング組成物に添加すると、束の一体性を維持するのを助けることも発見された。Ｃｅｌｅｎｅｓｅ２８２８のようなポリビニルアセテートは、束の一体性を維持するためには、Ｗｉｔｃｏｂｏｎｄ  Ｗ−２９０Ｈ又はＷ−２９６のようなウレタン膜形成剤との併用で良好に作用することも発見された。
これに加えて、エポキシ硬化剤と併用されたエポキシ・ベースの膜形成剤分散は、本発明に使用するための有効なサイジング組成物である。詳細には、Ｅｐｉ−Ｒｅｚ５５２０のようなエポキシ・ベースの膜形成剤分散及びＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から入手可能なＤＰＣ−６８７０のようなエポキシ硬化剤は、特にメタクリロキシプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社からＡ−１７４として市販される）のようなメタクリロキシシランとの併用で、有効なサイジング組成物を形成する。
【００２２】
さらに、不飽和ポリエステル樹脂膜形成剤は、有用なサイジング組成物を形成するのに有効であると判明した。例えば、ＰＥ−４１２（水中に乳化したスチレン中の不飽和ポリエステル（ＡＯＣ社））又はＮｅｏｘｉｌ  ＰＳ４７５９（ＤＳＭ社から入手可能）のような不飽和ポリエステル樹脂膜形成剤は、本発明に使用するのに有効なサイズである。不飽和ポリエステル膜形成剤は、単独で又はＢｅｎｏｘ  Ｌ−４０ＬＶ（Ｎｏｒａｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ社）のような過酸化ベンゾイル硬化触媒との併用で使用することができる。過酸化ベンゾイル硬化触媒は、不飽和ポリエステル樹脂の硬化（架橋）を触媒し、ガラス繊維を取り囲む膜を耐水性にする。
サイジング組成物は、任意に、Ｄｒｅｗ  Ｌ−１３９（Ａｓｈｌａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社の事業部である、Ｄｒｅｗ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社から入手可能）のような消泡剤、Ｅｍｅｒｓｔａｔ６６６０Ａ（Ｃｏｇｎｉｓ社から入手可能）のような帯電防止剤、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ４６５（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から入手可能）、Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００（Ｃｏｇｎｉｓ社から入手可能）のような界面活性剤、及び／又は増粘剤を含む従来の添加剤を含有してもよい。添加剤は、（固定相固体のおよそ０．１重量％のような）微量から最高で固定相固体の約５重量％までサイズ組成物中に含まれてもよい。
【００２３】
図３に戻ると、ガラス繊維１２がサイジング組成物で処理された後に、それらは、特定の、すなわち所望の数の個々のガラス繊維１２を有する繊維ストランド３６にまとめられ分けられる。スプリッタ・シュー３４は、細くされサイズ処理されたガラス繊維を繊維ストランド３６に分ける。ガラス繊維ストランド３６は、任意に、繊維ストランド３６を細断する前に、第２のスプリッタ・シュー（図示せず）に通されてもよい。繊維ストランド３６に含まれる個々のガラス繊維１２の特定の数（したがって、ガラス繊維１２の分割数）は、細断ガラス繊維束１０についての特定の用途及びブッシュ上に存在するオリフィスの数（例えば、２０００個又は５８００個ものオリフィスがブッシュ上に存在する場合がある）に応じて変わることになる。例えば、ブッシュがガラス繊維を細くするために４０００個のオリフィスを有すると仮定すると、１００本の繊維を含有するガラス繊維束を実現するためには、細くされたガラス繊維を４０等分することが必要となる。ガラス繊維のその特定の束についての束のテックスは、束を形成するガラス繊維の直径によって決まる。繊維束が１００本の個々のガラス繊維を含有する上記で与えられた例において、ガラス繊維の繊維径が１２ミクロンである場合には、算出される束のテックスは２９である。繊維径が１６ミクロンである場合には、算出される束のテックスは、５１ｇ／ｋｍである。ガラス繊維１２を、特定の数の個々の繊維を有する繊維束に分けて、約５ｇ／ｋｍから約５００ｇ／ｋｍまで、好ましくは約３０ｇ／ｋｍから約５０ｇ／ｋｍまでの束のテックスを実現することが望ましい。
【００２４】
繊維ストランド３６は、ギャザリング・シュー３８から、それらがおよそ約０．１２５インチから約３インチまで、好ましくは約０．２５インチから約１．２５インチまでの長さを有する湿式の細断ガラス繊維束４２に細断される、チョッパ４０／コット６０の組み合わせに通すことができる。湿式の細断ガラス繊維束４２は、乾燥オーブン４６に運搬するための（有孔コンベヤのような）コンベヤ４４上に落とすことができる。代替的に、湿式の細断ガラス繊維束４２は、湿潤した状態で収集され、後で使用するためのコンテナ（図示せず）内に保管することができる。
図３ａに一般的に示されるさらに別の代替的な実施形態において、ガラス繊維を形成し（ステップ９０）、サイズ組成物を塗布し（ステップ９２）、所望の束のテックスを得るようにガラス繊維を分ける（ステップ９４）。次に、湿式の繊維ストランドを所望の長さに細断し（ステップ９６）、湿潤した状態で収集する（ステップ９８）。次に、湿式の細断ガラス繊維束をコンテナ内に収集し、湿式の細断ガラス繊維束を含有するコンテナを、誘電オーブンのような、乾燥オーブンに通して、細断ストランド繊維をひとまとめにして乾燥させる（ステップ１００）。次に、コンテナは、マット製造施設、又は圧縮若しくは射出成形用途に細断ガラス繊維を使用する顧客に出荷することができる。
【００２５】
図３に示されるように、次に、たくさんの湿式のサイズ処理された細断繊維束４２を乾燥させて、サイジング組成物を凝固させる又は固化させることができる。好ましくは、湿式の繊維束４２を、従来の誘電（ＲＦ）オーブン、Ｃｒａｔｅｃ（登録商標）オーブン（Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社から入手可能）のような流動床オーブン、又は回転トレイ式熱オーブンのようなオーブン４６において乾燥させて、細断ガラス繊維束１０を形成する。次に、乾燥した細断ガラス繊維束１０は、収集コンテナ４８内に収集することができる。例示的な実施形態において、自由水（すなわち、細断繊維束４２の外部にある水）の約９９％以上（又はそれに等しい）が除去される。しかしながら、水の実質的に全てが乾燥オーブン４６によって除去されることが望ましい。本明細書において用いられる、「水の実質的に全て」という語句は、繊維束４２から自由水の全て又はほぼ全てが除去されることを示すことが意図されることに注目すべきである。
【００２６】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、湿式のガラス繊維束４２は、従来の誘電（ＲＦ）オーブンにおいて乾燥させられる。誘電オーブンは、反対の極性に帯電された連続する電極間に交流高周波電界を生成する離間された電極を含む。湿式のガラス繊維束４２は、電極間に、かつ交流高周波電界が水分子を励起し、湿式の細断繊維束４２中の水が蒸発するようにするのに十分なレベルにその分子エネルギーを上げるように作用する電界に通される。
湿式のガラス繊維束４２を誘電乾燥させると、繊維間の結合力が高まり、束間の接着が減少する。誘電エネルギーは、湿式のガラス束４２が互いから分離した状態にしておき、繊維束の束上のサイズが繊維の隣接する束と混ざり合い、その結果、繊維上のサイズが乾燥すると、繊維束が繊維のバルクとして共にくっつく「ブロッキング」を減少させるか又は排除するのを助ける状態で、均一に湿式の細断ガラス繊維束４２に入り込み、水が迅速に蒸発するようにする。従来の熱乾燥においては、サイズは、外側から内へ乾燥し、結果として、繊維束間の接触は、互いに付着結合する傾向がある。理論によって縛られることを望まないが、本発明の束４２中に含有される水は、束４２が個別の束形態のまま維持されることを可能にする状態で、サイズが最初に束の内部に染み込み、後で固まるようにする方法で放出されると考えられる。
【００２７】
これに加えて、誘電オーブンは、従来は湿式繊維から水分を除去するのに必要な繊維攪拌の能動的な方法なしに、湿式のガラス繊維束４２を乾燥させることを可能にする。こうした攪拌がないことが、オーブン内の高い空気流速及び床内の繊維性材料の機械的な運動に起因する、従来の流動床オーブン及びトレイ式乾燥オーブンにおいて広く見られる繊維の摩損又は磨耗を減少させるか又は排除する。さらに、攪拌がないことが、ガラス繊維を束状に維持し、かつ積極的な従来の熱工程の場合のようにガラス繊維ストランドをフィラメント化しないように誘電オーブンの能力を大幅に高める。これに加えて、誘電オーブンは、湿式のガラス繊維束４２を従来の熱オーブンより短い時間で、かつそれより低い温度で乾燥させることを可能にする。さらに、誘電乾燥したガラス繊維束を用いて製造された製品の最終的な色は、従来の熱乾燥したガラス繊維から形成された製品より白い。
【００２８】
代替的な実施形態において、湿式の細断ガラス繊維束４２は、Ｃｒａｔｅｃ（登録商標）オーブンのような流動床オーブン又は回転トレイ式オーブンにおいて乾燥させることができる。Ｃｒａｔｅｃ（登録商標）オーブンと回転トレイ式オーブンの両方において、湿式の細断ガラス繊維束４２は乾燥させられ、繊維上のサイジング組成物は、制御された温度を有する高温空気流を用いて固化させられる。次に、乾燥した繊維束１０は、細断ガラス繊維束１０が収集される前に、長いもの、毛羽玉、及び他の望ましくない物質を除去するためにスクリーン上に通すことができる。さらに、典型的には、Ｃｒａｔｅｃ（登録商標）オーブン及び回転トレイ式オーブンにおいて見出される高いオーブン温度は、早期フィラメント化の発生を減少させる硬化の非常に高いレベル（程度）にサイズが迅速に硬化することを可能にする。
図４に一般的に示される細断ガラス繊維束を製造するための本発明の別の実施形態において、ガラス繊維１２は、ブッシュ３０から細くされる。上記の詳細において記載された水性サイジング組成物を細くされたガラス繊維１２に塗布して、湿式のサイズ処理されたガラス繊維５０を形成する。サイジングは、外部塗布ローラー３２によって又はサイズを直接ガラス繊維１２に噴霧することによって（図示せず）等の従来の方法で塗布することができる。サイズ・アプリケータを熱伝達チャンバ５２内の内部に位置決めすることは、本発明の範囲内であると考えられる。次に、湿式のサイズ処理されたガラス繊維５０は、熱伝達チャンバ５２に入り、周囲の空気がブッシュ３０の周方向の周囲から熱伝達チャンバ５２の最上端５４に引き込まれる。
【００２９】
図４に示されるように、熱伝達チャンバ５２は、サイズ・アプリケータ３２の下方に延び、ブッシュ３０に十分隣接して熱伝達チャンバ５２の最上端５４と位置決めされ、その結果、熱伝達チャンバ５２の最上端５４に引き込まれる空気が、ブッシュ３０によって生成された極限の熱によって加熱される。さらに、熱伝達チャンバ５２は、本質的には、サイズ処理されたガラス繊維５０の周囲に周方向に配置され、その結果、加熱された空気が、湿式のガラス繊維５０上のサイズ組成物中の如何なる水又は溶剤をも蒸発させることができる。熱伝達チャンバ５２は、サイズ処理された湿式のガラス繊維５０を乾燥させるか又は実質的に乾燥させるのに十分な距離だけサイズ・アプリケータ３２から下方に延びる。好ましい実施形態において、ガラス繊維５０の水分含有量は、約０．０５％より少ない。湿式のガラス繊維５０は、熱伝達チャンバ５２を通って移動し、乾燥したガラス繊維５６としてチャンバ５２から出て行く。このような断熱工程は、Ｆｌａｕｔｔ他に付与された米国特許番号第５，０５５，１１９号において詳細に記載される。
【００３０】
次に、乾燥したサイズ処理されたガラス繊維５６は、特定の、すなわち所望の数の個々のガラス繊維１２を有する乾燥した繊維ストランド５８にまとめられ分けられる。スプリッタ・シュー３４は、乾燥したサイズ処理されたガラス繊維５６を乾燥した繊維ストランド５８に分け、次いで、これをギャザリング・シュー３８によって単一のトウ５９にまとめて、細断することができる。スプリッタ・シュー３４を熱伝達チャンバ５２の内部に位置決めして（図示せず）、熱伝達チャンバ５２から出て行く前に、湿式のガラス繊維５０を繊維ストランドに分けることができることが認識される。この場合、ギャザリング・シュー３８は、熱伝達チャンバ５２内に位置決めしてもしなくてもよい。スプリッタ・シュー３４をサイズ・アプリケータ３２と熱伝達チャンバ５２との間に位置決めして、熱伝達チャンバ５２に入る前に、ガラス繊維１２を分けることができる（図示せず）ことも認識される。
【００３１】
組み合わされたガラス繊維ストランドのトウ５９を従来のコット６０とカッター４０の組み合わせによって細断して、乾燥した細断繊維束１０を形成することができる。アイドラ・ホイール６５をコット６０に隣接して位置決めして、コット６０上のストランドの張力を調整することができる。上述のように、乾燥した細断繊維束１０は、約０．１２５インチから約３インチまでの長さ、好ましくは約０．２５インチから約１．２５インチまでの長さを有することができる。少なくとも１つの好ましい実施形態において、乾燥したサイズ処理されたガラス繊維５６は、約２０ｇ／ｋｍから約約２００ｇ／ｋｍまで、好ましくは約３０ｇ／ｋｍから約約５０ｇ／ｋｍまでの束のテックスを有する乾燥した繊維束５８に分けられる。乾燥した細断ガラス繊維束１０は、保管用の収集コンテナ４８上に落とすこともできるし、或いは細断ストランド・マット（実施形態が示されていない）のインライン式の形成のためのコンベヤ上に配置することもできる。代替的な実施形態において、乾燥した細断繊維束１０を従来の誘電（ＲＦ）オーブン、Ｃｒａｔｅｃ（登録商標）オーブン（Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社から入手可能）のような流動床オーブン、又は回転トレイ式熱オーブンに運搬するためのコンベヤ（図示せず）上に配置して、繊維束１０をさらに乾燥させることができる。
【００３２】
使用においては、乾燥した細断ガラス繊維束１０は、様々な圧縮及び射出成形用途に使用することができる。例えば、本発明による細断ガラス繊維束は、シート成形化合物（ＳＭＣ）を形成する際に、バルク成形化合物（ＢＭＣ）に、ハンド・レイアップ用途に、吹き付け用途に、押し出し成形に、射出成形工程に、圧縮成形工程に、及び回転成形工程に使用することができる。さらに、細断ガラス繊維束１０を用いて、樹脂移送成形（ＲＴＭ）及び真空支援樹脂移送成形（ＶＡＲＴＭ）のような注入成形用途に又は強化反応射出成形（ＲＲＩＭ）及び構造反応射出成形（ＳＲＩＭ）のような反応射出成形用途に使用することができる複合物品及び予備的形成品を作り出すことができる。
【００３３】
ガラス繊維束１０を用いる１つの例は、圧縮成形においては、シート成形化合物（ＳＭＣ）又はバルク成形化合物（ＢＭＣ）である。このように、本発明の少なくとも１つの態様においては、繊維束１０は、シート成形化合物及びバルク成形化合物において強化材として用いることができることが有利である。例えば、シート成形化合物を形成する際には、束にされたガラス繊維１０は、非付着表面を有する第１のキャリア・シート上に位置決めされた状態で、不飽和ポリエステル樹脂又はビニル・エステル樹脂のような、熱硬化性ポリマー膜の層の上に配置することができる。熱硬化性ポリマー膜の第２の層を含有する第２の非付着キャリア・シートは、第２のポリマー膜が束にされたガラス繊維１０に接触し、ポリマー膜／束にされたガラス繊維／ポリマー膜の挟まれた材料を形成するような向きでガラス繊維束１０上に位置決めすることができる。第１及び第２の熱硬化性ポリマー膜の層は、樹脂と、充填剤、顔料、ＵＶ安定剤、触媒、開始剤、抑制剤、離型剤、及び／又は増粘剤のような添加剤との混合物を含有することができる。さらに、第１及び第２のポリマー膜は、同じとすることもできるし、或いはそれらは、互いに異なるものとすることもできる。次に、この挟まれた材料を圧縮ローラーのようなローラーで練って、結果として得られるＳＭＣ材料全体にわたりポリマー樹脂マトリックス及びガラス繊維束１０を実質的に一様に分布させることができる。本明細書において用いられる、「実質的に一様に分布させる」という用語は、一様に分布させるか又はほぼ一様に分布させることを意味する。次に、ＳＭＣ材料を約２−３日間保存して、樹脂が増粘し、目標粘度に熟成することを可能にすることができる。
【００３４】
熟成したＳＭＣ材料（すなわち、目標粘度に達したＳＭＣ材料）又はガラス繊維束１０を含有するバルク成形化合物を圧縮成形工程で成形して、複合製品を形成することができる。成熟したＳＭＣ材料又はバルク成形化合物材料は、最終製品の所望の形状を有するマッチド・メタル・モールドの一方の半体の中に配置することができる。圧縮成形のシート成形化合物においては、第１及び第２のキャリア・シートは、典型的には、熟成されたＳＭＣ材料から取り外され、熟成されたＳＭＣ材料は、モールドの中に配置される所定の大きさ（供給量）を有する断片に切断することができる。モールドを密閉し、高温に加熱して、高圧に上げる。高熱及び高圧のこの組み合わせは、ＳＭＣ又はＢＭＣ材料がモールドから流れ出て、モールドを塞ぐようにする。次に、マトリックス樹脂が架橋し又は硬化して、最終的な熱硬化性の成形された複合部品を形成する。
【００３５】
ＳＭＣ材料を用いて、ドア・パネル、トリム・パネル、外部ボディ・パネル、ロード・フロア、バンパ、前端部、アンダーボディ・シールド、踏み板、サンシェード、計器盤構造体、及びドア・インナの形成を含む自動車用途の場合のような、幾多の用途で様々な複合製品を形成することができる。さらに、ＳＭＣ材料を用いて、バスケットボール・バックボード、タブ及びシャワー室、シンク、農業器具用部品、キャビネット、保管ボックス、並びに冷蔵ボックス・カーを形成することができる。バルク成形化合物材料を用いて、ＳＭＣ材料に関して上記で列挙されたものと同様なもの、並びに器具キャビネット、コンピュータ・ボックス、家具、及び柱のような建築部品のようなものを形成することができる。
代替的に、ガラス繊維束１０は、熱可塑性ポリマー樹脂のペレットと混合し、樹脂が溶融させられ、ガラス繊維束１０／樹脂分散が形成される押し出し機に供給することができる。次に、ガラス繊維束１０／樹脂分散は、圧縮成形装置に供給され、上述のような成形された複合物品に形成されることになるペレットに形成することができる。
【００３６】
ガラス繊維束１０は、メタル・ダイが密閉するときに、束の一体性を有し、加熱され、その結果、シート成形化合物、バルク成形化合物、又はガラス繊維束／樹脂のペレットが流れ出し、ダイを塞いで、所望の部品を形成することができることが望ましい。ガラス繊維１２上のサイズは、シート成形化合物及びバルク成形化合物を処理し成形する際の束の一体性を維持する。しかしながら、流れが完了する前に、ガラス繊維束１０がダイの中で単一の繊維に分離する場合には、個々のガラス繊維は、クランプを形成し、ダイを不完全に塞ぎ、これにより欠陥部品をもたらす可能性がある。
ガラス繊維束１０は、射出成形用途に用いることもできる。一般に、射出成形は、充填された又は充填されていないポリマー樹脂が密閉型マッチド・メタル・モールド（例えば、ツール）の中に射出される密閉成形工程である。本発明の少なくとも１つの実施形態において、ガラス繊維束１０は、熱可塑性ポリマー樹脂と混合され、射出成形機のチャンバ又はバレルの中に配置される。射出成形機のチャンバ（バレル）は、ポリマー樹脂を溶融させるのに十分な温度に加熱される。次に、溶融した樹脂／ガラス繊維束１０の混合物は、冷却された密閉型モールドの中に射出される。モールドにおける十分な時間の後に、溶融した樹脂／ガラス繊維束１０の混合物は、冷却し、モールドによって規定された形状の固体のポリマー物品を形成する。
【００３７】
代替的に、ガラス繊維束１０は、熱硬化性ポリマーと混合し、射出成形機のチャンバの中に配置し、熱硬化性ポリマー樹脂を溶融させるのに十分な温度に加熱することができる。上述の熱可塑性ポリマー物品とは異なり、形成された複合物品は、熱硬化性ポリマーの硬化特性に起因してガラス化した固体部品としてツール（すなわち、マッチド・モールド）から高温で取り外すことができる。
代替的な実施形態において、ガラス繊維束１０を含有するバルク成形化合物を、射出成形機によって加熱されたモールドの中に射出して、樹脂を架橋及び硬化させることができる。ＢＭＣ射出成形は、それが早いサイクル時間を有し、射出毎に幾多の部品を成形することができる点で有利である。したがって、より多くの最終部品をＢＭＣ材料で形成することができ、製造回数を増やすことができる。
【００３８】
ガラス繊維束１０を、樹脂移送成形（ＲＴＭ）及び真空支援樹脂移送成形（ＶＡＲＴＭ）のような注入成形用途に用いて、予備的形成品及び複合部品を作ることができることも有利である。樹脂移送成形においては、熱硬化性ポリマー樹脂は、半構造的な部品及び外観部品を作るために特定の形状及び／又は寸法を有する密閉型キャビティの中に射出される。特に、本発明により形成されたガラス繊維束１０が、マッチド・モールドの一方の半体の中に配置され、モールドが、密閉されシールされ、樹脂が、モールドの中にゆっくりと注入される（射出される）。樹脂は、圧力のかかった状態で射出することができる。少なくとも１つの実施形態において、熱硬化性樹脂を射出成形装置内で（例えば、バレル内で）加熱して、熱硬化性樹脂を溶融させるか又は液化する。必要に応じて、モールドは、温水等により、加熱することができる。液状の熱硬化性樹脂は、ガラス繊維束１０を介して湿潤し硬化して、最終的な複合部品を形成する。注入成形用途を用いて、船体及び風車ブレードのような大きく、高含有量の構造的な複合部品を形成することができる。
【００３９】
樹脂注入工程は、可能性のある気泡閉じ込めを減少させることができる、例えばＶＡＲＴＭによる、真空によって樹脂を強化材料に注入することもできる。ＶＡＲＴＭは、ガラス繊維束１０で少なくとも部分的にコーティングされた単一面の剛性のモールドを使用する。モールドは、不透水膜又は可撓性真空バッグでシールされる。真空は、ガラス繊維束１０を含有するモールドとシールとの間の空間に引き込まれる。大気圧は、モールドへの圧縮力とさらに外部供給源からより低圧のキャビティの中への樹脂注入のための駆動力の両方を提供する。熱硬化性樹脂は、真空圧によってシールされたバッグの中に引き込まれ、樹脂が、ガラス繊維束１０を通って流れる。熱硬化性樹脂は、モールドをオーブン内に配置し、ポリマー樹脂を架橋する（硬化させる）のに十分高い温度にモールドを加熱することによって硬化させることができる。
【００４０】
ガラス繊維束１０は、強化反応射出成形（ＲＲＩＭ）及び構造反応射出成形（ＳＲＩＭ）のような、反応射出成形（ＲＩＭ）用途に用いることもできる。反応射出成形においては、細断ガラス繊維束１０は、高圧混合ヘッドにおいて熱硬化性樹脂とブレンドし、加熱型、密閉型、マッチド・メタル・モールドの中に射出することができる。代替的に、ガラス繊維束１０は、密閉型モールドの中に詰め込むことができ、熱硬化性樹脂は、モールドが密閉される前に、ガラス繊維束１０中に分散させることもできるし、或いはモールドを密閉した後に、樹脂をモールドの中に注入することもできる。自動車のボディ・パネルのような優れた外観と幾つかの構造特性とを有する複合部品は、これらの反応射出成形工程によって形成することができる。
【００４１】
吹き付け用途においては、ガラス繊維束１０及び熱硬化性樹脂から形成された層をモールドの一方の半体に塗布し又は堆積させて、トラックの荷台、船体、バスタブ、又は自動車のドア・インナのような、所望の予備的形成品の形状をとることができる。モールドは、ワックスのような、解除剤で少なくとも部分的にコーティングすることができ、これにより、硬化工程が完了した後に部品（例えば、予備的形成品）を容易に取り外すことが可能になる。さらに、モールドをゲル・コートで予め処理して、予備的形成品の容易な取り外しを助け、かつ滑らかな表面仕上げを可能にすることができる。ゲル・コートは、望ましくは、解除剤の後に塗布され、透明なものとすることもできるし、又は着色することもできる。ガラス繊維束１０及び熱硬化性樹脂は、ガラス繊維束１０及び樹脂（例えば、粉末又は液体形態）を噴霧装置で噴霧する等によってモールドの半体の上にエアブローされることが好ましい。およそ７０重量％の樹脂及びおよそ３０重量％のガラス繊維束１０をモールドに塗布することができる。次に、樹脂／ガラスの混合物を手動で圧延して、空気を除去し、モールド内の混合物を平滑化することができる。樹脂が硬化して予備的形成品を形成し、これが、後にモールドから取り外される。
【００４２】
本発明の別の実施形態において、ガラス繊維束１０は、回転成形に用いることができる。例えば、ガラス繊維束１０は、熱可塑性又は熱硬化性樹脂と共にモールドの中に配置され、モールドを回転させながら、加熱することができる。遠心力が、樹脂をガラス繊維束１０の中に押し込む。熱可塑性樹脂が用いられるときは、モールドは、最終的な複合部品を取り外す前に、冷却されなければならない。回転成形は、大きな保管タンク、油田用パイプ、並びに水の運搬及び化学処理装置のような中空のプラスチックの製造業者が使用することができる。
船体及びトラック部品のような大きな構造的又は半構造的複合部品においては、ガラス繊維束がフィラメント化し、その結果、束中の各々の個々のガラス繊維が全積層強度に寄与し得ることが望ましい。さらに、ガラス繊維束をフィラメント化することによって、ガラス繊維の濡れが、より容易に起こり得る。濡れていない繊維は、積層内の障害又は欠陥を引き起こし、積層内のクラッキング源又は水の蓄積源となる可能性があり、これにより、積層がふくれ、はがれるようになる場合がある。さらに、ガラス繊維束をフィラメント化すると、部品表面における何らかの濡れていない繊維の外形であり、最終部品における望ましくない目に見える欠陥である、「テレグラフィング」又は「繊維印刷」の発生が減少し、さらに防止することもできる。
【００４３】
本発明の細断ガラス繊維束１０によって提供される多数の利点がある。例えば、細断ガラス繊維束１０は、特に従来のエアレイド工程によって形成されるガラス束と比較すると、大幅に速い速度で形成することができる。細断ガラス繊維束を製造することができる速度を増加させると、より高いスループット及び顧客に販売することができる付加的な製品が可能になる。さらに、細断ガラス繊維束１０は、繊維が別々のステップで乾燥させられ、細断される必要がないため、低い製造コストで形成することができる。例えば、細断ガラス繊維束１０は、１つのステップで形成し、次にマット製造施設に、又は圧縮若しくは射出成形用途に細断ガラス繊維を使用する顧客に出荷することができるコンテナにおいてバルク形態で乾燥させることができる。したがって、本発明の工程を用いて、従来の工程より大幅に少ない費用で細断ガラス繊維束１０を作ることができるという点で大きな経済的な利点がある。細断ガラス繊維束１０は、束に修正を加えることなく直接圧縮又は射出成形用途に使用できることがさらに有利である。
一般的に本発明について記載してきたが、例証目的のために提供され、特に指定のない限り、包括的又は制限的であることが意図されるものではない、以下に示されるある特定の実施例を参照することによってさらなる理解を得ることができる。
【００４４】
実施例
実施例１：乾式の細断ガラス繊維束の形成
表１−４に示されるサイジング組成物は、一般的に後述されるバケットの中に準備された。サイズ組成物を準備するために、およそ９０％の水と、サイズ組成物中に含まれる場合には、酸とをバケットに添加した。シラン・カップリング剤をバケットに添加し、シランが加水分解することを可能にする一定の時間、その混合物を攪拌した。シランの加水分解の後に、潤滑剤及び膜形成剤をこの混合物に攪拌して添加して、サイズ組成物を形成した。次に、サイズ組成物を残りの水で希釈して、およそ４．５％の混合固体の目標混合固体を達成した。
表１
ポリウレタン・サイズ組成物Ａ
2009522457.tif 000003
(a)ポリウレタン膜形成分散（Ｃｏｇｉｎｓ社）
(b)エポキシ硬化剤（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(c)γ―アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社）
(d)ポリウレタン−アクリル合金（Ｃｏｇｎｉｓ社）
(e)ステアリック・エタノールアミド（ＡＯＣ社）
表２
ポリウレタン・サイズ組成物Ｂ
2009522457.tif 000004
(a)ポリウレタン膜形成分散（Ｃｈｅｍｔｕｒａ社）
(b)エポキシ硬化剤（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(c)γ―アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社）
(d)ポリウレタン−アクリル合金（Ｃｏｇｎｉｓ社）
(e)モノオレエート・エステル（Ｃｏｇｎｉｓ社）
表３
エポキシ・サイズ組成物Ａ
2009522457.tif 000005
(a)水中のエポキシ樹脂膜形成分散（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(b)エポキシ硬化剤（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(c)モノオレエート・エステル（Ｃｏｇｎｉｓ社）
(d)メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社）
表４
エポキシ・サイズ組成物Ｄ
2009522457.tif 000006
(a)エポキシ樹脂膜形成分散（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(b)エポキシ硬化剤（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(c)モノオレエート・エステル（Ｃｏｇｎｉｓ社）
(d)メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社）
【００４５】
サイズの各々を（上述のロール・タイプのアプリケータのような）従来の工程でＥガラスに添加した。Ｅガラスを、２０５２個のホール・チップ・プレートと適合された７５ｌｂ／ｈｒのスループットのブッシュにおいて１３μｍのガラス・フィラメントに細くした。フィラメントをまとめ、１６等分にして、ガラス繊維束につき１２８のフィラメント及び約４３ｇ／ｋｍの束のテックスを取得した。次に、ガラス繊維束を、およそ１  １／４インチの長さに機械的なコット・カッターの組み合わせによって細断し、プラスチック・パンに集めた。細断ガラス繊維は、およそ１５％の成形水分を含有していた。細断ガラス繊維束中のこの水分を誘電オーブン（４０ＭＨｚ、Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏ．社）において除去して、乾燥した細断ガラス繊維束を形成した。
【００４６】
実施例２：熱伝達チャンバを用いた乾式の細断ガラス繊維束の形成
表１−４に示されるサイズの各々を準備し、２０５２個のホール・チップ・プレートと適合された７５ｌｂ／ｈｒのスループットのブッシュにおいて１３μｍのガラス・フィラメントに細くされたＥガラスに従来の方法で塗布した。サイズ処理された繊維を、１６等分してガラス繊維束当たり１２８個のフィラメントを取得し、ブッシュにより生成された極限の熱によって加熱された空気が熱伝達チャンバに引き込まれて、ガラス繊維束を乾燥させる熱伝達チャンバに通した。乾燥したガラス繊維束は、約４３ｇ／ｋｍの束のテックスを有していた。乾燥したガラス繊維束を、１つのトウにまとめ、１  １／４インチの長さに機械的なコット・カッターの組み合わせによって細断した。細断ガラス繊維をプラスチック・パンの中に集めた。ガラス繊維は、０％の成形水分を含有していた。
【００４７】
実施例３：種々のサイジング組成物を用いたバルク成形化合物の形成
４分の１インチ（１／４’’）の細断ガラス繊維の試料は、表５に示される組成物でバルク成形化合物に作られた。
表５
バルク成形化合物の組成物
2009522457.tif 000007
(a)不飽和ポリエステル樹脂（ＡＯＣ社）
(b)熱可塑性物質（ＡＯＣ社）
(c)ｔ−ブチルペルベンゾエート触媒
(d)炭酸カルシウム（Ｃａｂｏｔ社）
(e)モールド解除剤（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．社）
【００４８】
表５におけるバルク成形化合物の組成物には、２０重量％の種々のサイジング組成物でサイズ処理された種々の実験用ガラスが準備された。種々の実験用のガラス繊維は、試料１−１０として以下に示される。この供給量を、１２インチ×１８インチのツールの中に配置し、５分間、２６５°Ｆ、１０，０００ｐｓｉで成形した。積層を、０°及び９０°の方向においてＡＳＴＭ  Ｄ２５６にしたがってノッチ付き衝撃強度への抵抗力を試験した。結果は、図５及び図６に示される。結果は、実験用のサイズ組成物でサイズ処理されたガラス繊維が対照に少なくとも匹敵する性能を実証することを示した。結果は、ガラスを少なくとも２０時間熱乾燥させる従来の方法と比べて短い時間（３０分）ガラス繊維を乾燥させることによって少なくとも匹敵する衝撃強度が達成されたので、予想外であった。
【００４９】
試料１−ポリウレタン・サイズ組成物Ａ（表１）をガラス繊維に塗布し、２６５°Ｆの熱オーブンにおいて６時間乾燥させた。
試料２−ポリウレタン・サイズ組成物Ａ（表１）をガラス繊維に塗布し、２６５°ＦのＲＦオーブンにおける３０分の乾燥の後に続いて熱オーブンにおいて１時間乾燥させた。
試料３−ポリウレタン・サイズ組成物Ａ（表１）をガラス繊維に塗布し、２６５°ＦのＲＦオーブンにおける３０分の乾燥の後に続いて熱オーブンにおいて２時間乾燥させた。
【００５０】
試料４−ポリウレタン・サイズ組成物Ａ（表１）をガラス繊維に塗布し、２６５°ＦのＲＦオーブンにおける３０分の乾燥の後に続いて熱オーブンにおいて２時間乾燥させた。
試料５−ポリウレタン・サイズ組成物Ａ（表１）をガラス繊維に塗布し、２６５°ＦのＲＦオーブンにおける３０分の乾燥の後に続いて熱オーブンにおいて２時間乾燥させた。
試料６−ポリウレタン・サイズ組成物Ａ（表１）をガラス繊維に塗布し、２６５°ＦのＲＦオーブンにおける３０分の乾燥の後に続いて熱オーブンにおいて２時間乾燥させた。
【００５１】
試料７−ポリウレタン・サイズ組成物Ｂ（表２）をガラス繊維に塗布し、ＲＦオーブンにおいて３０分乾燥させた（後の加熱はない）。
試料８−エポキシ・サイズ組成物Ａ（表３）をガラス繊維に塗布し、ＲＦオーブンにおいて３０分乾燥させた（後の加熱はない）。
試料９−エポキシ・サイズ組成物Ａ（表３）をガラス繊維に塗布し、ＲＦオーブンにおいて２０分乾燥させた（後の加熱はない）。
【００５２】
試料１０−ポリウレタン・サイズ組成物Ｂ（表２）をガラス繊維に塗布し、ＲＦオーブンにおいて２０分乾燥させた（後の加熱はない）。
試料１２−対照のバルク成形化合物（ＢＭＣ）の乾式使用の細断ストランド（Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社のＢｒａｚｉｌ、Ｒｉｏ  Ｃｌａｒｏからの１０１Ｃ）。
本出願の発明は、一般的に及び特定の実施形態に関しての両方で上述された。本発明が好ましい実施形態であると考えられるものにおいて示されたが、当業者に知られている各種の代替技術は、一般的な開示の中で選択することができる。本発明は、冒頭の特許請求の範囲の詳説を除けば、他の点で限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の例示的な実施形態による細断ストランド束の概略図である。
【図２】本発明の少なくとも１つの実施形態によるガラス繊維束を形成するための例示的な方法のステップを示すフロー図である。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による乾燥した細断ストランド束を形成するための処理ラインの概略図である。
【図３ａ】細断繊維束が湿潤状態で収集され、次いでひとまとめにして乾燥させられる、本発明の例示的な実施形態を示すフロー図である。
【図４】本発明の少なくとも１つの他の実施形態による乾燥した細断ストランド束を形成するための処理ラインの概略図である。
【図５】ゼロ（０）度における対照に対する、本発明によるサイジング組成物でサイズ処理されたガラス繊維によって作られたバルク成形化合物のアイゾット・ノッチ付衝撃強度のグラフ図である。
【図６】９０度における対照に対する、本発明によるサイジング組成物でサイズ処理されたガラス繊維によって作られたバルク成形化合物のアイゾット・ノッチ付衝撃強度のグラフ図である。
【図１】
2009522457.tif 000008
【図２】
2009522457.tif 000009
【図３】
2009522457.tif 000010
【図３ａ】
2009522457.tif 000011
【図４】
2009522457.tif 000012
【図５】
2009522457.tif 000013
【図６】
2009522457.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月10日(2007.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形された複合物品を作るための方法であって、
細断ガラス繊維束（１０）、及びポリマー樹脂を含有する成形化合物をマッチド・モールドの半体内に配置するステップ
を含み、前記細断ガラス繊維束は、束にされた向きに位置決めされた実質的に平行の複数のガラス繊維（１２）を有し、前記ガラス繊維は、前記ガラス繊維束の形成及び後処理中に前記複数のガラス繊維を前記束にされた向きに維持するサイズ組成物で少なくとも部分的にコーティングされており、
前記マッチド・モールドを密閉し、
前記成形化合物が溶融するようにするのに十分な温度に圧力のかかった状態の前記密閉型マッチド・モールドを加熱し、
前記ポリマー樹脂を硬化させて、複合物品を形成する、
ステップを含み、
前記サイズ組成物は、
ポリウレタン膜形成剤、不飽和ポリエステル膜形成剤、及びエポキシ樹脂膜形成剤からなる群から選択された１つ又はそれ以上の膜形成剤と、
少なくとも１つのシラン・カップリング剤と、
少なくとも１つの潤滑剤と、
アミノシラン、ウレタン-アクリル合金、ポリウレタン−アクリル合金、エポキシ硬化剤、メタクリロキシシラン、及び過酸化ベンゾイル硬化触媒からなる群から選択された少なくとも１つのものと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記成形化合物は、シート成形化合物材料及びバルク成形化合物材料からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記サイズ組成物を、ブッシュ（３０）から細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維（１２）を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランド（３６）に分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束（４２）を形成し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブン（４６）において前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束を形成し、
前記湿式の細断ガラス繊維束をコンテナ内に収集し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブンにおいて前記コンテナ内の前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記細断ガラス繊維束を形成するステップをさらに含み、前記細断ガラス繊維束を形成する前記ステップは、
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記ブッシュによって加熱された空気が内部に引き込まれて、前記複数のサイズ処理されたガラス繊維を実質的に乾燥させ、乾燥したガラス繊維を形成する熱伝達チャンバに前記複数のガラス繊維を通し、
前記乾燥したガラス繊維を、内部に所定の数の前記乾燥したガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記膜形成剤は、ポリウレタン膜形成剤であり、前記サイズ組成物は、ポリウレタン−アクリル合金をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記膜形成剤は、エポキシ樹脂膜形成剤であり、前記サイズ組成物は、エポキシ硬化剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１つ又はそれ以上の膜形成剤は、固定相固体の約１５重量％から約９５重量％までの量で前記サイズ組成物中に含まれ、前記少なくとも１つのシラン・カップリング剤は、固定相固体の約１．５−１５重量％の量で前記サイズ組成物中に含まれ、前記少なくとも１つの潤滑剤は、固定相固体の約０．０５重量％から約１０重量％までの量で前記サイズ組成物中に含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
成形された複合物品を形成するための方法であって、
２つの半体を有するモールドにおいて、前記２つの半体が共に位置決めされるときに、それらが所望の形状を有する密閉型モールドを形成するように、細断ガラス繊維束、並びに樹脂及び樹脂含有化合物からなる群から選択されたポリマー材料を成形するステップ
を含み、
前記細断ガラス繊維束、前記樹脂、及び前記樹脂含有化合物のうちの少なくとも１つが、前記密閉型モールド内に射出され、
前記細断ガラス繊維束は、束にされた向きに位置決めされた実質的に平行の複数のガラス繊維から形成され、前記ガラス繊維は、前記ガラス繊維束の形成及び後処理中に前記複数のガラス繊維を前記束にされた向きに維持するサイズ組成物で少なくとも部分的にコーティングされ、
前記サイジング組成物は、
ポリウレタン膜形成剤、不飽和ポリエステル膜形成剤、及びエポキシ樹脂膜形成剤からなる群から選択された１つ又はそれ以上の膜形成剤と、
少なくとも１つのシラン・カップリング剤と、
少なくとも１つの潤滑剤と、
アミノシラン、ウレタン-アクリル合金、ポリウレタン−アクリル合金、エポキシ硬化剤、メタクリロキシシラン、及び過酸化ベンゾイル硬化触媒からなる群から選択された少なくとも１つのものと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記ポリマー材料は、熱可塑性樹脂であり、前記成形ステップは、
前記熱可塑性樹脂を溶融状態に置き、液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を形成するのに十分な温度に前記細断ガラス繊維束及び前記熱可塑性樹脂を加熱し、
前記液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を前記密閉型モールド内に射出し、
前記液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を冷却して、前記成形された複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマー材料は、熱硬化性樹脂であり、前記成形ステップは、
前記熱硬化性樹脂を溶融状態に置き、液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を形成するのに十分な温度に前記細断ガラス繊維束及び前記熱硬化性樹脂を加熱し、
前記液体樹脂／ガラス繊維束の混合物を前記密閉型モールド内に射出し、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記成形された複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマー材料は、バルク成形化合物であり、前記成形ステップは、
前記密閉型モールドを加熱し、
前記バルク成形化合物及び前記細断ガラス繊維束を前記加熱された密閉型モールド内に射出し、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記成形された複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマー材料は、熱硬化性樹脂であり、前記成形ステップは、
前記細断ガラス繊維束を前記モールドの前記２つの半体のうちの一方の半体内に配置し、
前記モールドが前記密閉型構成になるように前記モールドの前記２つの半体を位置決めし、
前記熱硬化性樹脂を前記密閉型モールド内に射出して、前記熱硬化性樹脂で前記細断ガラス繊維束を湿潤させ、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記成形された複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ポリマー材料は、熱硬化性樹脂であり、前記成形ステップは、
高圧のかかった状態で前記細断ガラス繊維束と前記熱硬化性樹脂とを混合して、樹脂／ガラス繊維束の混合物を形成し、
前記樹脂／ガラス繊維束の混合物を前記密閉型モールド内に射出する、
ステップを含み、前記密閉型モールドは、前記熱硬化性樹脂を溶融させるのに十分な温度に加熱され、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記複合物品を形成する、
ステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリマー材料は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂からなる群から選択された樹脂であり、前記成形ステップは、
前記細断ガラス繊維束及び前記樹脂を前記密閉型モールド内に配置し、
前記密閉型モールドを加熱し、
前記密閉型モールドを回転させる、
ステップを含み、前記密閉型モールドの前記回転は、遠心力を前記細断ガラス繊維束及び前記樹脂にかけるようにして、前記細断ガラス繊維束全体にわたり前記樹脂を分散させ、混合物を形成し、
前記混合物を硬化させて、前記成形された複合物品を形成するステップ含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束を形成し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブンにおいて前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束を形成し、
前記湿式の細断ガラス繊維束をコンテナ内に収集し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブンにおいて前記コンテナ内の前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
複合物品のための予備的形成品を形成するための方法であって、
細断ガラス繊維束及び熱硬化性樹脂をマッチド・モールドの半体内にエアブローするステップ
を含み、前記マッチド・モールドは、２つの半体が共に位置決めされるときに、それらが所望の形状の複合物品を形成するように、前記２つの半体から形成され、前記細断ガラス繊維束は、束にされた向きに位置決めされた実質的に平行の複数のガラス繊維を有し、前記ガラス繊維は、
ポリウレタン膜形成剤、不飽和ポリエステル膜形成剤、及びエポキシ樹脂膜形成剤からなる群から選択された１つ又はそれ以上の膜形成剤と、
少なくとも１つのシラン・カップリング剤と、
少なくとも１つの潤滑剤と、
アミノシラン、ウレタン-アクリル合金、ポリウレタン−アクリル合金、エポキシ硬化剤、メタクリロキシシラン、及び過酸化ベンゾイル硬化触媒からなる群から選択された少なくとも１つのものと、
を含むサイズ組成物で少なくとも部分的にコーティングされ、
前記熱硬化性樹脂を硬化させて、前記複合物品のための前記予備的形成品を形成するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記複数のガラス繊維を、内部に所定の数の前記ガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、個別の長さを有する、湿式の細断ガラス繊維束を形成し、
前記湿式の細断ガラス繊維束をコンテナ内に収集し、
誘電オーブン、流動床オーブン、及び回転トレイ式熱オーブンからなる群から選択された乾燥オーブンにおいて前記コンテナ内の前記湿式の細断ガラス繊維束を乾燥させて、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記サイズ組成物を、ブッシュから細くされた複数のガラス繊維に塗布し、
前記ブッシュによって加熱された空気が内部に引き込まれて、前記複数のサイズ処理されたガラス繊維を実質的に乾燥させ、乾燥したガラス繊維を形成する熱伝達チャンバに前記複数のガラス繊維を通し、
前記乾燥したガラス繊維を、内部に所定の数の前記乾燥したガラス繊維を有するガラス繊維ストランドに分け、
前記ガラス繊維ストランドを細断して、前記細断ガラス繊維束を形成する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
繊維束１０中の、天然繊維、鉱物繊維、炭素繊維、セラミック繊維、及び／又はポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレン・テレフタレート、ポリプロピレン、及び／又はポリパラフェニレン・テレフタルアミド（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）として市販される）等の合成繊維のような他の強化繊維の使用は、本発明の範囲内であると考えられる。本明細書において用いられる、「天然繊維」という用語は、これらに限定されるものではないが、茎、種、葉、根、靭皮部、又は篩部を含む、植物のいずれかの部分から抽出された植物繊維を示すことが意図される。しかしながら、束１０中の繊維の全てがガラス繊維であることが好ましい。
本明細書においては、本発明の好ましい実施形態である、ガラス繊維束１０について言及することを認識すべきである。しかしながら、全てを、上記で列挙された天然繊維及び合成繊維のいずれかのようなガラス以外の強化繊維で本発明の繊維束を形成することは、本発明の範囲内である。さらに、繊維束がガラス繊維と熱可塑性繊維の組み合わせから形成することができることも認識すべきである。例えば、ガラス繊維ブッシュ及び熱可塑性繊維ブッシュを隣接して配置することができ、ガラス繊維と熱可塑性繊維とを合わせ、次いで、後述のように細断し乾燥させて（例えば、インライン式）、混合された繊維束をもたらすことができる。このような混合されたガラス／熱可塑性束は、ガラス強化複合材を形成するどのような付加的な添加剤もなしで出荷し、成形することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
実施例
実施例１：乾式の細断ガラス繊維束の形成
表１−４に示されるサイジング組成物は、一般的に後述されるバケットの中に準備された。サイズ組成物を準備するために、およそ９０％の水と、サイズ組成物中に含まれる場合には、酸とをバケットに添加した。シラン・カップリング剤をバケットに添加し、シランが加水分解することを可能にする一定の時間、その混合物を攪拌した。シランの加水分解の後に、潤滑剤及び膜形成剤をこの混合物に攪拌して添加して、サイズ組成物を形成した。次に、サイズ組成物を残りの水で希釈して、およそ４．５％の混合固体の目標混合固体を達成した。
表１
ポリウレタン・サイズ組成物Ａ
2009522457.tif 000015
(a)ポリウレタン膜形成分散（Ｃｏｇｉｎｓ社）
(b)エポキシ硬化剤（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(c)γ―アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社）
(d)ポリウレタン−アクリル合金（Ｃｏｇｎｉｓ社）
(e)ステアリック・エタノールアミド（ＡＯＣ社）
表２
ポリウレタン・サイズ組成物Ｂ
2009522457.tif 000016
(a)ポリウレタン膜形成分散（Ｃｈｅｍｔｕｒａ社）
(b)エポキシ硬化剤（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(c)γ―アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社）
(d)モノオレエート・エステル（Ｃｏｇｎｉｓ社）
表３
エポキシ・サイズ組成物Ａ
2009522457.tif 000017
(a)水中のエポキシ樹脂膜形成分散（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(b)エポキシ硬化剤（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(c)モノオレエート・エステル（Ｃｏｇｎｉｓ社）
(d)メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社）
表４
エポキシ・サイズ組成物Ｄ
2009522457.tif 000018
(a)エポキシ樹脂膜形成分散（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(b)エポキシ硬化剤（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社）
(c)モノオレエート・エステル（Ｃｏｇｎｉｓ社）
(d)メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社）
【国際調査報告】
2009522457.tif 000019
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2009522457.tif 000021