(57)【要約】【課題】ストランドに対する集束剤の付着量変化が少なく、集束剤の付着量の大きな変化に起因するヤーンの飛走性の変動が非常に少なく、毛羽立ちやフィラメント切れが生じない集束液塗布装置およびガラス繊維の製造方法を提供すること。【解決手段】従来の集束液塗布装置に、図２に示すように第二タンクを設け、第一タンクの液量を経時的に検出して、第一タンク中の集束液の液量が不足したときに、断続的に第二タンクから第一タンクに集束液を供給して、第一タンク中の集束液の固形分濃度の変動を低く押える。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブッシングのオリフィスから吐出される多数のガラスフィラメントに集束剤溶液を塗布し、集束器において集束してストランドに形成し、該ストランドを巻き取りチューブに巻き取るガラス繊維の製造装置において使用する集束剤溶液塗布装置であって、
集束剤溶液を収納している集束剤溶液パンと、該パン内に配置した液付け手段と、上記パン内に集束剤溶液を供給し、かつ上記パンからオーバーフローした集束剤溶液を収納する第一の集束剤溶液タンクと、該第一の集束剤溶液タンクに集束剤溶液を補給する第二の集束剤溶液タンクとからなり、上記第一の集束剤溶液タンクには液量検出手段が設けられ、該液量検出手段により第一の集束剤溶液タンク内の液量を検出し、該検出値によって、第二の集束剤溶液タンクから第一の集束剤溶液タンクに所定量の集束剤溶液を断続的に補給するようにしたことを特徴とする集束剤溶液塗布装置。
【請求項２】
ブッシングのオリフィスから吐出される多数のガラスフィラメントに、集束剤溶液塗布装置により集束剤溶液を塗布し、集束器において集束してストランドに形成し、該ストランドを巻き取りチューブに巻き取るガラス繊維の製造方法において、上記集束剤溶液塗布装置が、請求項１に記載の集束剤溶液塗布装置であることを特徴とするガラス繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集束剤溶液（以下「集束液」と略す）塗布装置およびガラス繊維の製造方法に関し、集束液中の固形分をガラスフィラメントに均一に塗布して、飛走性の変動が少なく、毛羽立ちやフィラメント切れがなく、高品位および連続生産性に優れたガラスヤーン（特にプリント配線板のガラス基材に用いられるガラスヤーン）用のガラス繊維の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラスヤーンは、繊維径数ミクロンのガラスフィラメントを集束したガラスストランドからなるガラスの糸であり、電気絶縁性、寸法安定性、耐熱性、耐薬品性、引張強度などに優れ、クロス、テープ、スリーブ、ゴム補強用コードなどの原糸に使用されている。
【０００３】
以上の如きガラスヤーンは、例えば、図１に示すように、ブッシングにおいて溶融されたガラスをブッシング底部に設けられた多数のオリフィスを通して流出させて延伸し、多数のガラスフィラメントを形成し、該多数のガラスフィラメントに集束液（サイジング剤溶液、あるいはバインダー溶液など）を塗布した後、複数個の集束器により集束し、複数本のガラスストランドに形成し、該複数本のストランドを巻き取り装置を構成している綾振り装置によってコレットに装着された巻き取りチューブに、それぞれ巻き取ってケーキを形成する。そして撚糸機（不図示）を用いて、該ケーキからストランドを巻き戻して、撚りをかけてガラスヤーンを得る。
【０００４】
上記従来の方法で使用している集束液は、澱粉、油剤などを含む水溶液であり、該水溶液は集束液パンに入れられており、集束液塗布ロールなどの液付け手段の底部が該集束液中に浸漬された状態で回転しつつ、前記ガラスフィラメントとロール表面とが接触し、ロールにより汲み上げられた集束液がガラスフィラメントの表面に塗布され、集束液が塗布されたガラスフィラメントの複数本が集束器によって集束され、それぞれ１本のストランドに集束される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記において、集束液は集束液タンクからポンプによって集束液パンに送られ、過剰の集束液はパンに設けられた流出口からオーバーフローされ、集束液タンクに戻される。この循環使用によって集束液は徐々に消費され、集束液が不足した時点で、新たな集束液を集束液タンクに補給している。この補給を頻繁に行うことは工程上煩雑であり、一定量の集束液が消費されるまでガラスフィラメントへ連続的に集束液の塗布が行われる。集束液は澱粉、油剤などを含む水溶液からなっており、この澱粉、油剤などの成分が固化および沈殿しないように４０〜８０℃に保温されている。そのため、この保温によって集束液の水分が蒸発して集束液の固形分濃度が経時的に上昇する。
【０００６】
その結果、補給直前では集束液の濃度が最も高く、集束液の補給直後では、集束液の濃度が元に戻る。この状態、すなわち、集束液の経時的な濃度変化は、図３に破線で示すように大きく変動し、その結果として、巻き取り中のストランドへの集束液の付着量も同様に変動する。この付着量の変動がガラスヤーンの巻き取り、その後のガラスクロスなどの製織時に、ヤーンの飛走性の変動および毛羽立ちやフィラメント切れの原因となっている。得られたヤーンを用いてクロス、テープなどを作製する際には、ヤーンの飛走性の変動および毛羽立ちやフィラメント切れは致命的であり、クロスなどの生産性や品位に大きな影響を与える。なお、飛走性とは、エアージェット織機でガラスクロスを製織する際、緯糸に用いるヤーンの製織性を評価する重要な項目である。
【０００７】
従って、本発明の目的は、得られたストランドに対する集束剤の付着量変化が少なく、集束剤の付着量の大きな変化に起因するガラスヤーンの飛走性の変動を抑制し、毛羽立ちやフィラメント切れが少ない集束液塗布装置およびガラス繊維の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、ブッシングのオリフィスから吐出される多数のガラスフィラメントに集束液を塗布し、集束器において集束してストランドに形成し、該ストランドを巻き取りチューブに巻き取るガラス繊維の製造装置において使用する集束液塗布装置であって、
集束液を収納している集束液パンと、該パン内に配置した液付け手段と、上記パン内に集束液を供給し、かつ上記パンからオーバーフローした集束液を収納する第一の集束液タンク（以下「第一タンク」と略す）と、該第一タンクに集束液を補給する第二の集束液タンク（以下「第二タンク」と略す）とからなり、上記第一タンクには液量検出手段が設けられ、該液量検出手段により第一タンク内の液量を検出し、該検出値によって、第二タンクから第一タンクに集束液を所定量断続的に補給するようにしたことを特徴とする集束液塗布装置、および該装置を用いるガラス繊維の製造方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に図面の示す好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。本発明の集束液塗布装置を、図１および図２を参照して説明する。本発明の集束液塗布装置は、要するに図１に示すようにガラス繊維の製造装置において、従来の集束液塗布装置に、図２に示すように第二タンクを設け、第一タンクの液量を経時的に検出して、第一タンク内の集束液の液量が不足したときに、断続的に第二タンクから第一タンクに集束液を供給して、第一タンク内の集束液の固形分濃度の変動を低く押えるというものである。
【００１０】
さらに詳しくは、本発明の集束液塗布装置は、集束液を収納している集束液パンと、該パン内に配置した液付け手段と、上記パン内に集束液を供給し、かつ上記パンからオーバーフローした集束液を収納する第一タンクと、該第一タンクに集束液を補給する第二タンクとからなり、上記第一タンクには液量検出手段が設けられ、該液量検出手段により第一タンク内の液量を検出し、該検出値によって、第二タンクから第一タンクに集束液を所定量断続的に補給するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
上記集束液とは、例えば、澱粉、ポリビニルアルコール、パラフィン、動植物油、界面活性剤などが含まれる水溶液であり、サイジング剤やバインダーとも称されるもので、ガラスフィラメントを集束するための集束液である。これらの集束液は従来公知の集束液でよく、本発明において特に限定されるものではない。
【００１２】
上記集束液を一定量溜めておく集束液パンは、長い箱型の上方が開放された容器であり、該容器の任意の位置、例えば、底面に孔を有し、該孔を通じて前記第一タンクから一定の流量で集束液が供給され、一方、該容器の周壁の一部には、集束液がオーバーフローするための切り欠き部または孔を有しており、該容器中の集束液の量が常に一定に保持されるようになっている。その形状は、ロールなどの液付け手段の一部を、該パン中に満たされている集束液中に浸漬し得る形状である。
【００１３】
上記液付け手段としては、一般にロールが使用されるが、本発明における液付け手段はロールの形状に限定されず、例えば、エンドレスベルト状などであってもよい。１例としての液付けロールは、一般的には長さ約５００ｍｍで、直径約１００ｍｍのグラファイト製ロールであり、中空でも中実でもよく、さらには表面にはグラビアコーターの如き微細な凹凸を有していてもよい。この液付けロールは不図示の駆動手段（モーターなど）によって、フィラメントの走行方向と同一方向に回転しているが、その周速は、通常フィラメントの走行速度よりも小さくされて、両者の速度差により集束液がフィラメントに効率よく付着するようになっている。
【００１４】
上記操作を連続的に行っている間に、第一タンク内の集束液の量は消費されて減少するとともに、該集束液が４０〜８０℃に保温されているため、集束液パン内などで集束液の水分が蒸発し、集束液の固形分濃度が上昇する。従来では、第一タンク内の集束液の量が不足した場合には、第一タンク内に新たな集束液を補給する。しかしながら、上記補給を頻繁に行うことは工程上煩雑であり、通常、第一タンク内の集束液がほぼ消費された時点で、消費された量と同じ量の集束液が補給される。その結果、集束液補給直後の集束液の固形分濃度と、集束液補給直前の集束液の固形分濃度とが変化する（図３の破線参照）。
【００１５】
本発明では、上記第一タンクに、図２に示すように第二タンクを付設して上記問題点を解消した。上記第二タンクは、第一タンク内の集束液と同一成分の集束液が充填されている。第二タンクと第一タンクとは、配管、ポンプおよび電磁弁により連結され、一方、第一タンクには液量検知手段が設けられている。図示の液量検知手段はフロート式の液面計であるが、液量検知手段は液面計であることは必須ではなく、例えば、第一タンクの重量を検出するロードセルなどであってもよい。この液量検知手段が、第一タンク内の液量を常時検知しつつ、第一タンク内の液量が、所定の下限レベルに達した時に、液量検知手段からの信号が電磁弁に伝えられ、該電磁弁を開放して第二タンク内の集束液を供給して、第一タンク内の液量が所定の上限に到達したことを検知して、電磁弁を閉じることによって、所定量の集束液が第一タンクに供給される。第一タンク内の集束液がどの程度の量まで減少した時に集束液を補給するかは、第一タンクの容量によって異なるが、例えば、第一タンク内の液量が該タンクの収容容量の２〜１０容量％減少した場合に、その減少した量を第二タンクから補給することが好ましい。
【００１６】
上記第二タンクの内容量は、上記第一タンクの内容量の約３〜１０倍の容量を有することが好ましく、第二タンクの内容量が小さ過ぎると、第二タンクに対する新たな集束液の補給頻度が多くなり、余りにも大き過ぎると、第二タンク内に集束液が長期間滞留することから、集束液の劣化、例えば、澱粉の老化や、タンク内壁に対する澱粉などの付着などが生じる。ここで、澱粉の老化とは、膨潤している澱粉の粒子が水を解離して、しぼむことである。また、第二タンク内の集束液は上記劣化や液の不均質性を防止するために、ポンプにより循環することが好ましい。この循環は、別途ポンプを用いて行ってもよいが、図２に示すように、第二タンクから第一タンクへの流路に三方電磁弁を設け、集束液を第一タンクに補給する以外の時間は、該三方電磁弁を経て集束液を第二タンク内に循環させることが好ましい。
【００１７】
従来、集束液パン内の集束液の固形分濃度の変化は、集束液の所定濃度に対して１０〜３０質量％の範囲で変動していたが、以上の如き本発明の集束液塗布装置を用いることによって、例えば、図３の実線で示すように、集束液の所定濃度に対して０〜３質量％の範囲の変動に抑えることができ、従ってガラスフィラメントおよびストランドに付着する集束液の固形分変化幅が狭くなる。その結果、得られるガラス繊維またはガラスヤーンは、その全長に渡り、集束液の固形分付着量が均一になり、ガラスヤーンの撚糸工程やガラスクロスなどを作製する際、ヤーンの飛走性の変動が著しく抑制され、毛羽立ちやフィラメント切れの危険性が著しく低下し、ヤーンを利用する各種製品の製造工程における中断が激減し、生産性や品位が顕著に改良される。
【００１８】
なお、前記第一タンクおよび第二タンクはそれらに充填されている集束液の均質化のために、それぞれのタンクに攪拌装置を設けて、集束液を穏やかに攪拌させておくことが好ましい。また、前記集束液パン、液付け手段、第一タンク、第二タンクおよびそれらの配管は、集束液を汚染させずに、また、各容器やタンク、配管内に集束液の固形分が付着しないように、さらには錆びなどを防止するためにステンレススチール製であることが好ましい。また、図１および図２では、１組のガラス繊維製造装置に対して１個の第一および第二タンクが描かれているが、実際には１個の第一タンクから多数のガラス繊維製造装置に集束液が分配供給されており、これらを連結する配管は、配管内における集束液の劣化を防ぐために、なるべく短くすることが好ましい。また、ポンプによる送液時のシェア（剪断力）による集束液の劣化を抑えるため、ポンプの送液能力は小さい方が好ましく、配管も短い方が好ましい。
【００１９】
また、従来のタンクが１つの場合には、集束液の固形分濃度の上昇とともに集束液が劣化する状態と、集束液の補給による当初の固形分濃度への回復とともに集束液が新鮮な状態となることを繰り返していた。ここで、集束液が新鮮な状態とは、集束液を調合した時の粒径や粘性を有する状態のことである。これに対して本発明の集束液塗布装置を用いることで、第一タンク（集束液パン）内における固形分濃度の変動を抑えられ、集束液は殆ど劣化しない安定した状態を保つことができる。
また、本発明のガラス繊維の製造方法は、集束液塗布装置として、上記本発明の集束液塗布装置を用いる以外は全て公知の方法でよい。すなわち、本発明の集束液塗布装置は、従来公知の何れのガラス繊維の製造装置、および方法に応用でき、前記の通りの優れた作用効果を奏する。
【００２０】
【実施例】
次に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
＜実施例＞
本発明の集束液塗布装置を用いて、ＪＩＳ　Ｒ３４１３に規定するＥＣＧ７５、ＥＣＥ２２５およびＥＣＤ４５０の３種類のガラスヤーンを製造した。
＜比較例＞
タンクが１つの場合の集束液塗布装置を用いる以外は、実施例と同様に３種類のガラスヤーンを製造した。
【００２１】
以上の６種類のヤーンをそれぞれ緯糸として用いて、エアージェット織機にてガラスクロスを製織し、得られたガラスクロス上の緯糸による毛羽を目視にて評価した。飛走性の変動は、ヤーンをボビンから解舒し、１ｋｇ／ｃｍ２のエア圧をかけたエアノズル中を１分間通した際に、そのエアによってノズルを飛走した（通過した）ヤーンの質量を測定した。この測定をそれぞれ１０回行い、各ヤーンの質量のバラツキにより飛走性を評価した。その結果を表１に示す。
【００２２】
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以上の通り、本発明の集束液塗布装置を用いることにより、飛走性の変動が少なく、毛羽が殆ど発生しないガラスヤーンが得られた。
【００２３】
【発明の効果】
以上の如き本発明によれば、ガラス繊維またはガラスヤーンに対する集束剤の付着量変化が少なく、集束剤の付着量の大きな変化に起因するヤーンの飛走性の変動が非常に少なく、毛羽立ちやフィラメント切れが生じない集束液塗布装置およびガラス繊維の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の集束液塗布装置とガラス繊維の製造方法を説明する概念図。
【図２】本発明の集束液塗布装置を説明する図。
【図３】従来の集束液塗布装置と本発明の集束液塗布装置を用いた場合の集束液の経時的固形分変化を説明する図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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