(57)【要約】【目的】少量のガラスチョップドストランドを用いて、実生産のように結束性に応じて発生する綿状物の量に有意な差が認められるガラスチョップドストランドの結束性評価方法を提供することである。【構成】本発明のガラスチョップドストランドの結束性評価方法は、ガラスチョップドストランドと固形物との混合物を攪拌または振動し、篩によって発生した綿状物を分離し、綿状物の質量を測定するガラスチョップドストランドの結束性評価方法において、固形物の比重が１．５〜５であることを特徴とする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスチョップドストランドと固形物との混合物を攪拌または振動し、篩によって発生した綿状物を分離し、綿状物の質量を測定するガラスチョップドストランドの結束性評価方法において、固形物の比重が１．５〜５であることを特徴とするガラスチョップドストランドの結束性評価方法。
【請求項２】
固形物が粒状物質、繊維状物質および板状物質からなる群より選ばれた１種類以上の物質からな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の結束性評価方法。
【請求項３】
粒状物質の平均粒子径が０．１〜１００μｍであることを特徴とする請求項２に記載のガラスチョップドストランドの結束性評価方法。
【請求項４】
繊維状物質の平均繊維径が０．１〜１００μｍ、平均アスペクト比が５０以下であることを特徴とする請求項２または３に記載のガラスチョップドストランドの結束性評価方法。
【請求項５】
板状物質の平均径が０．１〜３００μｍ、平均アスペクト比が５００以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のガラスチョップドストランドの結束性評価方法。
【請求項６】
ガラスチョップドストランド１００質量部に対して、固形物を１〜３０質量部添加することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガラスチョップドストランドの結束性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にガラス繊維強化樹脂の補強材に使用されるガラスチョップドストランドの結束性評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にガラスチョップドストランドは、次のようにして作製される。
【０００３】
まず、熔融ガラスを白金製のブッシングの底部に設けられた多数のノズルから引き出すことによってガラスフィラメントを形成し、ロールコート法などによって各ガラスフィラメントの表面にガラス繊維用集束剤を塗布した後、数十から数千本のガラスフィラメントを１本または数本に束ねてガラスストランドとし、ガラスストランドをケーキとして巻き取る。
【０００４】
次に、加工工程においてガラスストランドをケーキから解舒し、１．５〜１３ｍｍの長さに切断し、乾燥して数十から数千本のガラスフィラメントが結束したガラスチョップドストランドが作製される。
【０００５】
ガラスチョップドストランドは、主に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂と混合され、各種成形方法によって所定の形状に成形されたガラス繊維強化樹脂の補強材として使用される。例えば、ガラスチョップドストランドは、未硬化の熱硬化性樹脂とともに混練され、加熱プレスされたり、熱可塑性樹脂とともに熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度で混練され、射出成形されたりしてガラス繊維強化樹脂とされる。
【０００６】
ところで、大規模にガラス繊維熱可塑性強化樹脂を生産する場合、ガラスチョップドストランドはホッパーに充填された後、ホッパーの底部に設けられたベルトフィーダーや振動フィーダーによって単位時間あたり所定量づつ吐出され、最後にスクリューフィーダーやコイルフィーダーを用いて混練機に供給され、別途混練機に供給された熱可塑性樹脂と混合される。
【０００７】
しかし、スクリューフィーダーやコイルフィーダーを用いて混練機にガラスチョップドストランドを供給する際、ガラスチョップドストランドの結束性が乏しいと、ガラスチョップドストランドに摩擦による機械的せん断応力が加わって、ガラスチョップドストランドの表面からガラスフィラメントの１本１本が剥離しやすく、剥離したガラスフィラメントの複数本が絡み合って綿状の塊（綿状物）が発生する。綿状物が発生すると、ホッパーから混練機までのガラスチョップドストランドの流れが阻害され、単位時間あたりの供給量が不規則となり、最悪の場合、ガラスチョップドストランドの供給が完全に遮断され、ガラス繊維強化樹脂の生産が滞るという問題があった。
【０００８】
そこで、このような問題を発生させないために、あらかじめガラスチョップドストランドの結束性を少量のガラスチョップドストランドを用いて評価することが必要であり、これまでいくつかのガラスチョップドストランドの結束性評価方法が考案されてきた。例えば、３ｋｇのガラスチョップドストランドをミキサー内に投入し、攪拌した後、篩によって発生した綿状物を分離し、その質量を測定する方法（例えば、特許文献１参照。）や、２ｋｇのガラスチョップドストランドと３ｋｇのポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）を容器内に封入し、容器を回転し、攪拌した後、篩によって発生した綿状物を分離し、その質量を測定する方法（例えば、特許文献２参照。）がガラスチョップドストランドの結束性評価方法として使用されてきた。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２６７６９０号公報
【特許文献２】
特開２０００−７２４９２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実生産では異なるガラスチョップドストランドから発生する綿状物の量に有意な差が認められても、特許文献１、２に記載の結束性の評価方法では、異なるガラスチョップドストランドから発生する綿状物の量に有意な差が認められないことがあるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、少量のガラスチョップドストランドを用いて、実生産のように結束性に応じて発生する綿状物の量に有意な差が認められるガラスチョップドストランドの結束性評価方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した問題の原因が、少量のガラスチョップドストランドを攪拌または振動させても、ガラスチョップドストランドの表面が滑らかである場合は、特にガラスチョップドストランドにせん断応力が加わりにくく、ガラスチョップドストランドからガラスフィラメントが剥がれにくくなるということを突き止め、ガラスチョップドストランドと相分離を起こさない程度の比重を有する固形物を添加することによって上記の目的を達成できることを見いだした。
【００１３】
すなわち、本発明のガラスチョップドストランドの結束性評価方法は、ガラスチョップドストランドと固形物との混合物を攪拌または振動し、篩によって発生した綿状物を分離し、綿状物の質量を測定するガラスチョップドストランドの結束性評価方法において、固形物の比重が１．５〜５であることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明のガラスチョップドストランドの結束性評価方法は、ガラスチョップドストランドと固形物との混合物を攪拌または振動し、篩によって発生した綿状物を分離し、綿状物の質量を測定するガラスチョップドストランドの結束性評価方法において、固形物の比重が１．５〜５であるため、固形物をガラスチョップドストランドに添加して攪拌または振動させても固形物とガラスチョップドストランドが相分離することなく、ガラスチョップドストランドの表面が滑らかであっても、固形物がガラスチョップドストランドの間に介在することによってガラスチョップドストランド間での滑りを抑制し、攪拌または振動によってガラスチョップドストランドにせん断応力を効果的に加えることができる。その結果、表面が滑らかなガラスチョップドストランドを少量用いても、実生産のように結束性に応じて発生する綿状物の量に有意な差が認められるようになる。固形物の比重が１．５よりも小さい、または、５よりも大きいと、固形物とガラスチョップドストランドとが相分離しやすく、上記した効果が得られない。
【００１５】
ガラスチョップドストランドを攪拌または振動させる手段としては、ミキサー、スターラー、ブレンダー、ミル、シェーカー等が使用できる。
【００１６】
本発明のガラスチョップドストランドの結束性評価方法は、固形物が粒状物質、繊維状物質および板状物質からなる群より選ばれた１種類以上の物質からなると好ましい。
【００１７】
固形物が粒状物質の場合、その平均粒子径が０．１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍである。粒状物質の平均粒子径が０．１μｍよりも小さい、または、１００μｍよりも大きいと、近接するガラスチョップドストランドの両方に接触できる粒状物質の数が少ないため、ガラスチョップドストランド間の滑りを抑制しにくい。
【００１８】
粒状物質としては、比重が１．５〜５であれば特に制限なく使用可能であり、具体的には、カオリン、クレー、タルク、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、長石粉、ロウ石クレー、ベントナイト、ガラス粉、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、沈澱性硫酸カルシウム、焼石膏、硫酸バリウム、水和アルミナ、アルミナ、酸化アンチモン、マグネシア、酸化チタン、シリカ、珪砂、石英、ホワイトカーボン等が使用可能である。
【００１９】
固形物が繊維状物質の場合、その平均繊維径が０．１〜１００μｍ、好ましくは１〜２０μｍであり、繊維状物質の平均アスペクト比が５０以下、好ましくは３〜２０である。
【００２０】
繊維状物質の繊維径が０．１μｍよりも細い、または、１００μｍよりも太いと、近接するガラスチョップドストランドの両方に接触できる繊維状物質の数が少ないため、ガラスチョップドストランド間の滑りを抑制しにくい。
【００２１】
また、繊維状物質の平均アスペクト比が５０よりも大きいと、添加した繊維状物質同士が絡み合うことによって綿状物が発生しやすいため、ガラスチョップドストランドから発生した綿状物と区別しにくく、好ましくない。なお、繊維状物質の平均アスペクト比は、平均繊維径に対する平均繊維長の比を指す。
【００２２】
繊維状物質としては、ガラスミルドファイバーや、ウォラストナイト、窒化ケイ素、三窒化ケイ素、塩基性硫酸マグネシウム、炭化ケイ素、ボロン等のウィスカーや、アルミニウム等の金属繊維や、ジルコニア、アルミナシリカ、チタン酸カリウム、炭化ケイ素、アルミナ、シリカ等の無機系繊維や、アスベスト、ウォラストナイト等の鉱石系繊維が使用可能である。
【００２３】
固形物が板状物質の場合、その平均径が０．１〜３００μｍ、好ましくは３０〜２００μｍであり、板状物質の平均アスペクト比が５００以下、好ましくは１０〜３００である。
【００２４】
板状物質の平均径が０．１μｍよりも小さい、または、３００μｍよりも大きいと、近接するガラスチョップドストランドの両方に接触できる板状物質の数が少ないため、ガラスチョップドストランド間の滑りを抑制しにくい。なお、板状物質の平均径は板状物質の最大面積を有する面の面積と同じ面積を有する円に換算した場合の円の直径を指す。
【００２５】
板状物質の平均アスペクト比が５００よりも大きいと、攪拌または振動によって板状物質が割れやすく、板状物質が割れることによって攪拌または振動によって加わった応力が板状物質に吸収されるため、ガラスチョップドストランドに応力が加わりにくく綿状物が発生しにくい。なお、板状物質の平均アスペクト比は、平均厚さに対する平均径の比を指す。
【００２６】
板状物質としては、ガラスフレーク、マイカ、グラファイト等が使用可能である。
【００２７】
特に、固形物がガラスチョップドストランドと同じ組成を有するガラスからなると、両者の比重が略同一であるため固形物とガラスチョップドストランドとに相分離せず、また、評価に使用したガラスチョップドストランドを、ガラス原料として再資源化する場合、ガラスチョップドストランドと固形物を分離する必要がないため好ましい。
【００２８】
本発明のガラスチョップドストランドの結束性評価方法は、ガラスチョップドストランド１００質量部に対して固形物が１〜３０質量部添加されていると好ましい。固形物の添加量が１質量部よりも少ないと、ガラスチョップドストランド間の滑りを抑制しにくく、添加量が３０質量部よりも多いと、ガラスチョップドストランドの近傍に固形物が多数存在するようになり、近接したガラスチョップドストランドの両方に接触できる固形物の数が少ないため、固形物の間で滑りが発生しやすくなり、摩擦による機械的せん断応力がガラスチョップドストランドに加わりにくい。固形物の添加量の好ましい範囲は、５〜１５質量部である。
【００２９】
本発明のガラスチョップドストランドの結束性評価方法は、ガラスチョップドストランドが、２．５の比重を有するＥガラス、２．２の比重を有するＤガラス、４．３の比重を有するＬガラス等からなるガラスチョップドストランドついて良好に結束性を評価できる。
【００３０】
【実施例】
本発明のガラスチョップドストランドの結束性評価方法を実施例と比較例を用いて詳細に説明する。
【００３１】
表１は、実施例１、２のガラスチョップドストランドの結束性評価結果を示し、表２は、比較例１、２のガラスチョップドストランドの結束性評価結果を示す。また、図１は、ガラスチョップドストランドの綿状物を発生させる装置を示す一部破断した斜視図である。
【００３２】
【表１】
2004353120.tif 000002
【００３３】
【表２】
2004353120.tif 000003
【００３４】
実施例または比較例で使用する結束性の異なるガラスチョップドストランドは次のようにして作製した。
【００３５】
［ガラスチョップドストランド（Ａ）］
まず、固形分換算で、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン０．５質量％、ウレタンエマルジョン５質量％、残りの成分が脱イオン水からなるガラス繊維用集束剤をＥガラスからなる直径１３μｍのガラスフィラメントの表面に塗布し、４０００本を束ねて１本のガラスストランドとし、ケーキとして巻き取った。
【００３６】
次に、巻き取ったケーキからガラスストランドを解舒しながら３ｍｍの長さに切断し、１８０℃で乾燥してガラスチョップドストランド（Ａ）を作製した。
【００３７】
［ガラスチョップドストランド（Ｂ）］
ガラスチョップドストランド（Ａ）を作製する際に用いたガラス繊維用集束剤のかわりに、固形分換算でγ−アミノプロピルトリエトキシシラン０．５質量％、エポキシエマルジョン２質量％、ウレタンエマルジョン３質量％、残りの成分が脱イオン水からなるガラス繊維用集束剤を用いた以外はガラスチョップドストランド（Ａ）と同様にガラスチョップドストランド（Ｂ）を作製した。
【００３８】
［実施例１］
図１に示すように、ガラスチョップドストランド（Ａ）１を５００ｇと、平均粒径が５０μｍのＥガラス破砕物（比重２．５）２を５０ｇとを均一に混合し、中空円柱状のタンブラー３（長さ４０ｃｍ、容量３Ｌ）に封入し、回転軸４を中心にしてタンブラー３を矢印の方向に６０ｒｐｍで５分間攪拌した後、攪拌物を目開きが３ｍｍの篩を用いて綿状物を分離し、その質量を測定した。
【００３９】
続いて、ガラスチョップドストランド（Ｂ）についても同様の手順で綿状物の質量を測定した。
【００４０】
［実施例２］
実施例１で用いたＥガラス破砕物のかわりに平均繊維径が１０μｍ、平均アスペクト比が１０であるＥガラスミルドファイバー（比重２．５）を用いた以外は、実施例１と同様の手順で綿状物の質量を測定した。
【００４１】
［比較例１］
Ｅガラス破砕物を用いなかった以外は、実施例１と同様の手順で綿状物の質量を測定した。
【００４２】
［比較例２］
Ｅガラス破砕物のかわりに比重が１．３５のＰＰＳ樹脂（東レ株式会社製  トレリナＭ２１００）を用いた以外は、実施例１と同様の手順で綿状物の質量を測定した。
【００４３】
［実生産］
実生産における綿状物の発生量は、吐出口に振動フィーダーを接続した容積が３ｍ３のホッパーにガラスチョップドストランドを１０００ｋｇ投入し、１時間あたり５００ｋｇの割合で振動フィーダーからガラスチョップドストランドを内径１０ｃｍ、長さ２ｍ、傾き３０゜の配管に供給し、配管出口に接続されたスクリューフィーダーを用いて全量吐出した後、ホッパーや配管内に付着した綿状物採取し、また、吐出した全てのガラスチョップドストランドから目開きが３ｍｍの篩を用いて綿状物を分離し、それらの綿状物の質量を測定した。この場合、ガラスチョップドストランド（Ａ）の綿状物の発生量は５０ｇであり、ガラスチョップドストランド（Ｂ）では２８０ｇであった。従って、ガラスチョップドストランド（Ａ）に対するガラスチョップドストランド（Ｂ）の綿状物の発生量の比は５．６であった。
【００４４】
次に、ガラスチョップドストランドの表面の滑らかさを、平面板の上に垂直に立てた円筒（内径５ｃｍ、長さ２０ｃｍ）の中に２００ｇのガラスチョップドストランドを投入した後、円筒を真上に静かに引き上げた際にできるガラスチョップドストランドの山の高さを測定し、評価した。ガラスチョップドストランド（Ａ）は、６．０ｃｍであり、ガラスチョップドストランド（Ｂ）は、４．０ｃｍであった。なお、ガラスチョップドストランドの山の高さが低いほどガラスチョップドストランドの表面が滑らかであることを示す。
【００４５】
粒状物質の平均粒子径は、島津製作所製のＳＡＬＤ−２０００Ｊを用いて測定したＤ５０とした。また、繊維状物質の平均繊維径は、１００本の繊維状物質を顕微鏡（株式会社キーエンス製  高精細クイックマイクロスコープＶＨ−５０００）を用いて繊維径を測定し、その平均値とした。また、平均アスペクト比は、繊維長を繊維径と同様の方法で測定し、その平均値である平均繊維長と前記平均繊維径から算出した。
【００４６】
実施例１、２は、ガラスチョップドストランド（Ａ）に対するガラスチョップドストランド（Ｂ）の綿状物の発生量の比が、ともに実生産で発生する綿状物の量の比（５．６）とほぼ同じであり、ガラスチョップドストランド（Ｂ）の表面が滑らかであったにもかかわらず、実生産の場合と同様に発生する綿状物の量に有意な差が認められた。
【００４７】
一方、比較例１、２は、ガラスチョップドストランド（Ｂ）の表面が滑らかであったため、ガラスチョップドストランド（Ａ）に対するガラスチョップドストランド（Ｂ）の綿状物の比がともに１．０程度であり、実生産で発生する綿状物の量の比よりも低く、発生する綿状物の量に有意な差が認められなかった。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のガラスチョップドストランドの結束性評価方法によれば、評価で少量のガラスチョップドストランドを用い、その表面が滑らかであっても、実生産のように結束性に応じて発生する綿状物の量に有意な差が認められるようになり、ガラスチョップドストランドの結束性を評価する方法として優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラスチョップドストランドから綿状物を発生させる装置を示す一部破断した斜視図である。
【符号の説明】
１  ガラスチョップドストランド
２  Ｅガラス粉砕物
３  タンブラー
４  回転軸
【図１】
2004353120.tif 000004