(57)【要約】      （修正有）【課題】一本のガラスストランドが円筒状に綾巻きされてなり、毛羽の発生および持ち上がりや崩落の発生が少なく、糸長差が小さいガラスロービングを提供することである。【解決手段】一本のガラスストランドが円筒状に綾巻きされてなるガラスロービングであって、ガラスストランドのストランドピッチが５０〜８０ｍｍの範囲にあり、かつ、ワインド数が、５〜９の範囲に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】
一本のガラスストランドが円筒状に綾巻きされてなるガラスロービングであって、ガラスストランドのストランドピッチが５０〜８０ｍｍの範囲にあり、かつ、ワインド数が、５〜９の範囲にあることを特徴とするガラスロービング。
【請求項２】
ガラスロービングの巻き高さが、２７０〜７００ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のガラスロービング。
【請求項３】
ダブルスクエアーエンドパッケージであることを特徴とする請求項１または２に記載のガラスロービング。
【請求項４】
ガラスロービング内部を放射状に貫く穴があることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラスロービング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一本のガラスストランドが円筒状に綾巻きされてなるガラスロービングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一本のガラスストランドが円筒状に綾巻きされてなるガラスロービングは、一般に以下に記載のような方法により製造され、ＤＷＲ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｗｏｕｎｄ  Ｒｏｖｉｎｇ）と呼ばれている。
【０００３】
まず、溶融ガラスを白金製ブッシングから引き出して直径数μｍから数十μｍのガラスフィラメントとし、その表面に集束剤を塗布した後、同時にブッシングより引き出された数百〜数千本のガラスフィラメントをギャザリングシューにより一本に集束してガラスストランドとする。
【０００４】
次に、前記したガラスストランドを回転するコレットに綾をかけながら巻き取りケーキを作製する。なお、綾をかける方法としては、コレット近傍に配設されたカムトラバース（以後、トラバースと称す）を用いてガラスストランドを巻き取りながら導糸ガイドを一定幅で往復運動させる方法が一般に用いられている。
【０００５】
最後に、コレットから取り外されたケーキを乾燥してＤＷＲを作製する。ケーキには集束剤を塗布したことによって１０％程度の水分が含まれ、乾燥することによって集束剤成分からなる皮膜がガラスフィラメントの表面に形成される。ケーキを乾燥する方法としては、１２０℃〜１４０℃の熱風を送風する方法や、赤外線を照射する方法、マイクロ波や高周波などの電磁波を用いて誘電加熱する方法がある。
【０００６】
ＤＷＲは、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の強化材として用いられ様々な形状に成形される。
【０００７】
熱硬化性樹脂の場合、フィラメントワインディング法（以後、ＦＷ法と称す）や引き抜き法が用いられ、ＤＷＲより引き出されたガラスストランドを糸ガイドやテンションバー等に導いてガラスストランドを１本１本のガラスフィラメントにまで解繊させてから樹脂槽に浸漬し、所定の形状のダイを通過する工程において、あるいは、管状に巻き取った後、加熱させて所定の形状に成形する。
【０００８】
熱可塑性樹脂の場合、ＤＷＲより引き出されたガラスストランドに張力を加え解繊させた後、熱によって軟化した熱可塑性樹脂槽に浸漬し、ノズルより引き出すことにより、ＬＦＴＰ（Ｌｏｎｇ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）と呼ばれる高強度の複合材料の中間体となる。ＬＦＴＰは１０ｍｍ程度の長さに切断されたペレットを射出成形用材料として、または、織りや編みを経てＡＣＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）と呼ばれる複合材料として使用される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
一般に生産されるＤＷＲは、質量が１７〜２０ｋｇ程度であり、図１に示すような肉厚のある円筒形状であり、巻き高さＨが２５０ｍｍ程度、外径Ｄが２５０〜３００ｍｍ程度であり、内径ｄが１５０ｍｍ程度の中空部を有する（例えば、特許文献２参照）。なお、巻き高さＨは、ガラスストランドを巻き取る際のトラバースの移動距離に等しい。
【００１０】
往復運動するトラバースが片道間にガラスストランドが巻き取られる回数をワインド数Ｗと呼び、通常２〜５程度である。また、図２に示すように、ガラスストランドがコレットに１周巻き取られる間にトラバース３が移動する距離をストランドピッチＰと呼び、通常、ストランドピッチは５０〜１２５ｍｍ程度である。
【００１１】
ちなみに、巻き高さＨは、ワインド数ＷとストランドピッチＰとを乗じたものでもある。
【００１２】
図３に示すように、ＤＷＲ１として巻き取られたガラスストランド２の幅は、ストランド幅Ｓと呼ばれ、ガラスフィラメントの直径や本数によって異なるが、通常１〜１０ｍｍ程度である。また、ガラスストランド２の太さには、ガラスストランド２の１０００ｍ当たりの質量（ｇ）で示され、単位が（ｔｅｘ）の番手が用いられる。また、ＤＷＲの円周とガラスストランド２との成す角を綾角θと呼び、°を用いて示す。綾角θは、通常３〜１５°程度である。また、ガラスストランドは往復運動の両端において綾角θの対称な折れ曲がりを持ったＶ字形状をとる部位をターン部と呼ぶ。ターン部においてガラスストランドの幅が広くなるため、各ガラスフィラメントの間で長さに差が生じ、ガラスフィラメントの間の最大の長さの差を糸長差と呼ぶ。
【特許文献１】特開平６−２７８１８７号公報
【特許文献２】特開２００３−４０６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＤＷＲは、連続的にガラスストランドが解舒されて使用されるため、連続操業するために次の３つの特性が特に要求される。
【００１４】
・毛羽の発生量が少ないこと。
【００１５】
・持ち上がりや崩落絡みの発生が少ないこと。
【００１６】
・糸長差が小さいこと。
【００１７】
なお、持ち上がりとは、ＤＷＲは通常、内層よりガラスストランドが解舒されるが、ガラスストランド同士の結合が強いために解舒時にガラスストランドの数周〜数十週分が塊となって解舒されることを指し、崩落絡みとは遅い速度で解舒する場合、ガラスストランド同士の結合が弱いと、内層の数周〜数十周のガラスストランドが剥がれ落ちて絡み合い一塊となって解舒されることを指す。
【００１８】
毛羽の発生量が多いと、作業環境が悪くなるとともに、毛羽が付着したガイドやテンションバーで供給されるガラスストランドと擦れてガラスストランドの切断が発生し、連続的にガラス繊維強化樹脂等を製造できないという問題を有していた。
【００１９】
また、持ち上がりや崩落絡みが発生すると、多重に絡まったガラスストランドがガイド等に引っかかり、毛羽の場合と同様に連続的にガラス繊維強化樹脂等を製造できないという問題を有していた。
【００２０】
糸長差が大きいと、ガラスストランドの中で周りよりも長いガラスフィラメントが局所的にひだ状やリング状に蛇行してバルジやループが形成される。バルジやループがそのまま樹脂の補強材として使用されると、強度や外観上の不良となりやすい。
【００２１】
また、バルジやループは、ガイドやテンションバーを通過する際に毛羽の原因となることからも好ましくない。
【００２２】
本発明の目的は、一本のガラスストランドが円筒状に綾巻きされてなり、毛羽の発生および持ち上がりや崩落の発生が少なく、糸長差が小さいガラスロービングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者等は、ガラスロービングにおいて、ワインド数とストランドピッチを適切にすることによってガラスストランドのターン部から次のターン部までの長さ（ターン部間距離）を長くすることができ、解舒時の張力によってターン部で生じた糸長差を打ち消すことができるとともに問題なく解舒できることを突き止め、本発明として提案するものである。
【００２４】
本発明のガラスロービングは、一本のガラスストランドが円筒状に綾巻きされてなるガラスロービングであって、ガラスストランドのストランドピッチが５０〜８０ｍｍの範囲にあり、かつ、ワインド数が、５〜９の範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のガラスロービングは、ワインド数が５〜９、ストランドピッチが５０〜８０ｍｍであるため、毛羽の発生および持ち上がりや崩落の発生が少なく、糸長差を小さくすることができる。
【００２６】
すなわち、本発明では、ガラスストランドのターン部間距離を適度に長くすることができるため、ターン部で糸長差が生じても、解舒時に加わる張力に起因するフィラメントの伸びによって打ち消すことができるとともに、崩落や持ち上がりを抑制することができる。
【００２７】
糸長差が小さいため、ガラスストランド中にバルジやループが生じにくいとともに、バルジやループとガイド等と擦れて発生する毛羽の量を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のガラスロービングは、ストランドピッチＰが５０ｍｍよりも狭いと隣り合うガラスストランドが絡まりやすいため、持ち上がりの発生を抑制しにくい。
【００２９】
一方、ストランドピッチＰが８０ｍｍよりも広いと綾角θが大きくなりやすく、ターン部での糸長差が大きくなる傾向があるとともに、ケーキとして巻き取る際に巻き崩れしやすい傾向がある。
【００３０】
本発明のガラスロービングは、ワインド数Ｗが５よりも小さいと綾角θが大きくなりやすく、ターン部での糸長差が大きくなる傾向がある。
【００３１】
一方、ワインド数Ｗが９よりも大きいと、ターン部間距離が長いため、１層のガラスストランドが崩落して絡まる傾向がある。
【００３２】
巻き高さが一定であるとワインド数ＷとストランドピッチＰとは反比例の関係にあるため、ガラスロービングの巻き高さＨ、ワインド数Ｗ、ストランドピッチＰをそれぞれ独立に定めることができない。
【００３３】
また、ワインド数ＷやストランドピッチＰは、コレットの回転数とトラバースの往復振動数によって決まるが、コレットとトラバースは複数個の歯車で連動しているため、ワインド数ＷやストランドピッチＰの値を微調整することは容易でない。
【００３４】
本発明のガラスロービングは、巻き高さＨが、２７０〜７００ｍｍであることが好ましい。より好ましくは２８０〜６７０ｍｍ、さらに好ましくは、３００〜６００ｍｍである。２７０ｍｍよりも低いとターン部間距離が短くなりやすく、糸長差が大きくなったり、多量の毛羽が発生したりする傾向がある。また、７００ｍｍよりも高いと、重心が高くなるため搬送時に荷崩れを起しやすい。
【００３５】
また、ガラスロービングの形状がダブルスクエアーエンドパッケージであると、一巻き当たりの巻き量が多く、巻き崩れしにくいとともに搬送時に荷崩れを起しにくいため好ましい。また、ターン部間距離を長く取ることができるため糸長差が小さくなりやすく好ましい。
【００３６】
ガラスストランドに張力をかけると各ガラスフィラメントは多少伸びることによって、糸長差を打ち消すことができるため、糸長差がガラスストランドの長さの０．２％以下であるとバルジやループが発生しにくく問題なく使用できる。より好ましくは０．１５％以下である。
【００３７】
糸長差は、図４に示すように以下のようにして測定する。
【００３８】
まず、ガラスロービングより２ｍの長さのガラスストランド５（試料）を採取し、ガラスフィラメントがずれないように試料の両端を接着剤により固定する。
【００３９】
次に、試料の両端を治具６、６で固定し、全てのガラスフィラメント７をバラバラになるまで解す。
【００４０】
続いて、最も短いガラスフィラメント７ａの弛みがなくなるまで両端を軽く引っ張る。このとき長いガラスフィラメント７ｂは弛むが、最も弛んだガラスフィラメントを見つけ出し、中央部において針等を用いピンと張るまで下に引く。こうしてガラスフィラメントによって囲まれた三角形の高さＥを読み取る。以上の操作を１０回繰り返し、その平均値（ｍｍ）をイーブン値とする。
【００４１】
最後に、イーブン値と２ｍのガラスストランド５から、三平方の定理を用いて最も長いガラスフィラメント７ｂの長さを算出し、ガラスストランド５との長さの差を糸長差とする。
【００４２】
本発明のガラスロービングは、内径表面から外径表面にかけて放射状に多数の貫通孔が設けられていると、ケーキから容易に水分を蒸散できるためケーキの乾燥時間を短縮でき好ましい。貫通孔は直線状であっても螺旋状であってもよい。
【００４３】
本発明のガラスロービングは、直接巻き取り法により製造される場合、質量が２０〜５０ｋｇであることが好ましい。好ましくは２５〜４５ｋｇ、さらに好ましくは２８〜４０ｋｇである。質量が２０ｋｇよりも軽いと、ＦＷ法、引き抜き法などの連続して使用する製法では生産性が低くなる傾向がある。一方、５０ｋｇより重いと、巻き上がったガラスロービングの持ち運び等の作業性に問題がある。
【００４４】
本発明のガラスロービングは、ガラスが、Ａガラス、Ｃガラス、Ｄガラス、またはＥガラスであってもよく、用途に応じて適当なガラスを選択できる。また、上記した以外のガラスを使用してもかまわない。
【００４５】
なお、本発明のガラスロービングとは、ＤＷＲはもちろんのこと、一本のガラスストランドを巻き戻して作製したガラスロービングも含むが、ＤＷＲの方が、巻き戻して作製したガラスロービングに比べてコストがかからないため好ましい。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例と比較例を用いて本発明のガラスロービングを詳細に説明する。
【００４７】
表１は、実施例１〜４および比較例１〜４を示すものである。
【００４８】
【表１】
2007112636.tif 000002
【００４９】
実施例１の試料は、以下のように作製した。
【００５０】
まず、４０００本のＥガラスからなる直径１７μｍのガラスフィラメントの表面にポリオレフィン系の集束剤を塗布し、ギャザリングシューを用いて一本に集束して、番手２３１０ｔｅｘのガラスストランドとした。ここに用いた集束剤の固形分は３．５％であり、ポリオレフィン系樹脂の他にアミノシラン、潤滑剤を含む比較的に滑性の高い集束剤であり、集束剤付着率（以下、付着率と称す）は０．４０％±０．１５％を目標とした。
【００５１】
次に、ガラスストランドをトラバースによりワインド数Ｗが５．７９の綾を掛けながら巻きコレットに巻き取り、図１に記載のような円筒の内径ｄが１５０ｍｍ、外径Ｄが２８０ｍｍ、巻き高さＨが４４０ｍｍであるダブルスクエアーエンドパッケージのケーキを作製した。
【００５２】
次に、前記ケーキを熱風乾燥炉に入れ、１３０℃で２０時間乾燥させて実施例1の試料を作製した。乾燥後に得られた試料の質量は３０ｋｇ、付着率０．３６％であった。
【００５３】
実施例２は、ワインド数Ｗが７．９１である以外は、実施例１と同様の手順にしたがって試料を作製した。
【００５４】
実施例３は、巻き高さＨが３００ｍｍ、ワインド数Ｗが５．３５である以外は、実施例１と同様の手順にしたがって試料を作製した。
【００５５】
実施例４は、巻き高さＨが６００ｍｍ、ワインド数Ｗが７．９１である以外は、実施例１と同様の手順にしたがって試料を作製した。
【００５６】
比較例１は、巻き高さＨが２５０ｍｍ、ワインド数Ｗが３．５４である以外は、実施例１と同様の手順にしたがって試料を作製した。なお、この試料の形状およびワインド数Ｗは、国内および海外において広く生産さる汎用のＤＷＲの値と一致する。
【００５７】
比較例２は、巻き高さＨが２５０ｍｍ、ワインド数Ｗが７．９１である以外は、実施例１と同様の手順にしたがって試料を作製した。
【００５８】
比較例３は、巻き高さＨが６００ｍｍ、ワインド数Ｗが５．３５である以外は、実施例１と同様の手順にしたがって試料を作製した。
【００５９】
比較例４は、巻き高さＨが６００ｍｍ、ワインド数Ｗが１０．８１である以外は、実施例１と同様の手順にしたがって試料を作製した。
【００６０】
持ち上がりおよび崩落絡みは、以下の方法で判定した。
【００６１】
各試料を１０ロールづつ用意し、各試料の上方約５０ｃｍに直径２０ｍｍの糸ガイド、さらにその水平方向に約５ｍ離れた位置に十個のアイレット（直径２ｍｍ）を配設したガイド板を設置する。それぞれ試料から引き出されたガラスストランドを、それぞれ上記ガイドおよびアイレットを通し、毎分１０ｍの速度で解舒した。
【００６２】
各試料より解除されたガラスストランドに持ち上がりや崩落絡みのようなガラスストランドの塊が発生すると、上記糸ガイドにこれらの塊が引っ掛かり、通常を大きく超えるテンションが加わる。糸ガイドにはテンション感度器が取り付けられ、ガラスストランドの塊による引っ掛かりの回数をカウントする。
【００６３】
崩落絡みは、ＤＷＲ１０ロールをガラスストランドの切断なく７０００ｍを解舒出来た場合を「○」、一本のガラスストランドでも切断した場合に「×」とした。
【００６４】
持ち上がりは、崩落絡みに拠らない引っ掛かりが発生した場合に「×」、一回も発生しなかった場合に「○」とした。
【００６５】
毛羽の発生量は以下の手順で評価した。
【００６６】
まず、図５に示すように、ガラスロービング１１から引き出したガラスストランド１２をガイド１３、１４、１９および真鍮棒１５、１６、１７、１８、２０に通し、巻き取り機２１にガラスストランド１２の端部を固定した。なお、真鍮棒１５、１６、１７、１８の直径は１０ｍｍである。また、真鍮棒１５、１６の間隔は垂直方向に２５０ｍｍであり、真鍮棒１６、１７、１８の間隔は水平方向にそれぞれ１０ｍｍである。
【００６７】
次に、巻き取り機２１を用いて毎分３００ｍの速度でガラスストランド１２を１５００ｍ巻き取った。最後に、真鍮棒１５、１６、１７、１８に付着した毛羽および真鍮棒１５、１６、１７、１８の下に落ちた毛羽を集め、その質量を測定した。
【００６８】
毛羽発生量が４ｍｇ未満の場合を「○」とし、４ｍｇ以上の場合を「×」と判定した。なお、この４ｍｇ未満であると通常の引き抜き作業において問題ないとされる。
【００６９】
以下の方法でフィラメント弛みを測定することで糸長差を評価した。
【００７０】
図６に示すように、２ロールの試料３１よりそれぞれ１本づつ計２本のガラスストランド３２を毎分６ｍの速度で引き出し、ガイド３３を経てガラスストランド３２を３本のテンションバー３４、３４、３４により張力を付与した後、ガラスストランド３２を樹脂バス３５にくぐらせ、直径１．５ｍｍのノズル３６を通し余分の樹脂を搾り取った。テンションバー３４、３４、３４によりノズル３６直後のガラスストランド３２の張力を２０Ｎになるように調節した。
【００７１】
ガラスストランド３２の引き出し作業を２０分間（１２０ｍ）行ない、ノズル３６直前のガラスフィラメントの弛みを目視により観察する。フィラメント弛みが発生しないまたは発生しても直ぐに消滅する場合は「○」とし、フィラメント弛みが発生する場合は「×」とした。なお、フィラメント弛みとは、ノズル３６付近で何本かのガラスストランド３２がはらんだり、ループしたりすることを指す。
【００７２】
付着率は、以下の方法で測定した。
【００７３】
まず、ＤＷＲから解舒したガラスストランド１２を適当な長さで切断した試料を、質量を測定した蒸発皿（Ａ）に載置して質量（Ｂ）を測定した。
【００７４】
次に、試料を載置した蒸発皿を１１０℃の恒温乾燥炉に６０分間放置した後、デシケーターに移し常温になるまで放置して質量（Ｃ）を測定した。
【００７５】
続いて、試料を載置した蒸発皿を６２５℃の恒温燃焼炉に４０分間放置した後、デシケーターに移し常温になるまで放置して質量（Ｄ）を測定した。
【００７６】
最後に、集束剤の付着率を、[（Ｃ−Ｄ）／（Ｂ−Ａ）]×１００から算出した。
【００７７】
表１から明らかなように、実施例１〜４は、毛羽発生量が少なく、フィラメント弛みおよび持ち上がりや崩落絡みも発生しなかった。
【００７８】
これに対し、比較例１はフィラメント弛みが発生し、比較例２は持ち上がりが発生した。また、比較例３はフィラメント弛みと多くの毛羽が発生し、比較例４は、崩落絡みが発生した。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明のガラスロービングは、ＦＷ成形法や引き抜き成形法などを用いた繊維強化樹脂の補強材としてだけでなく、ＬＦＴＰの補強材として、また、ＧＲＣの補強材としても好適に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】ガラスロービングを示す斜視図である。
【図２】ガラスストランド間の距離である巻きピッチを示す説明図である。
【図３】ターン部における糸長差を示す説明図である。
【図４】糸長差の測定方法を示す説明図である。
【図５】毛羽測定装置を示す説明図である。
【図６】フィラメント弛みを測定する装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  ＤＷＲ
２、５、１２、３２    ガラスストランド
３    トラバース
６    治具
７    ガラスフィラメント
７ａ    最も短いガラスフィラメント
７ｂ    最も長いガラスフィラメント
１１、３１    ガラスロービング
１３、１４、１９、３３    ガイド
１５、１６、１７、１８、２０    真鍮棒
２１    巻き取り機
３４    テンションバー
３５    樹脂槽
３６    ノズル
ｄ    内径
Ｄ    外径
Ｅ    三角形の高さ
Ｈ    巻き高さ
Ｐ    ストランドピッチ
Ｓ    ストランド幅
Ｗ    ワインド数
θ    綾角
【図１】
2007112636.tif 000003
【図２】
2007112636.tif 000004
【図３】
2007112636.tif 000005
【図４】
2007112636.tif 000006
【図５】
2007112636.tif 000007
【図６】
2007112636.tif 000008