(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のガラス製フィラメントを集束したチョップドストランドの切断面のフィラメント長手方向に対する角度をθ、フィラメントの直径をＤ、切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれをΔＬとするとき、θが１０°〜８０°であり、且つフィラメントの直径Ｄに対するずれΔＬの比であるΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上であることを特徴とするガラスチョップドストランド。
【請求項２】
ガラス繊維不繊布の製造に使用され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。
【請求項３】
ガラスチョップドストランドが、ガラスペーパー用であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガラスチョップドストランド。
【請求項４】
切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれをΔＬとするとき、θが１０°〜８０°であり、且つフィラメントの直径Ｄに対するずれΔＬの比であるΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上であるガラスチョップドストランドを使用することを特徴とするガラス繊維不織布の製造方法。
【請求項５】
ガラス繊維不織布が、ガラスチョップドストランドの開繊により得られるガラスペーパーであることを特徴とする請求項４に記載のガラス繊維不織布の製造方法。
【請求項６】
ガラスチョップドストランドの開繊が、白水中での攪拌により行われるものであることを特徴とする請求項５に記載のガラス繊維不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスチョップドストランドに関し、特に、ガラスペーパーと呼ばれるガラス繊維不繊布の製造に適したガラスチョップドストランドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、タイルカーペット、ルーフィング等の建築資材、及びプリント配線基材には、寸法安定性や強度の付与のためにガラス繊維不繊布（以降、ガラスペーパーと称す）が使用されている。
【０００３】
ガラスペーパーを製造する場合、まず、熔融ガラスをブッシングと呼ばれる底面に数百〜数千のノズルを有するプレートより引き出しフィラメントとし、フィラメントの表面に、集束剤液と呼ばれる界面活性剤や水溶性高分子等を集束剤成分とした水溶液を塗布した後、ギャザリングシューと呼ばれる集束器により一本のストランドに束ね、このストランドを３〜５０ｍｍの長さに切断することによりガラスペーパー用のチョップドストランドが製造される。
【０００４】
従来のガラスチョップドストランドは、その切断面とフィラメントの長手方向とがほぼ直角（約９０°）となるように切断される。
【０００５】
このようなガラスペーパー用のガラスチョップドストランドは、パルプから製造される紙と同様の方法により、白水中においてプロペラ羽根等により撹拌され、一本一本のフィラメントに解され、メッシュコンベアー上に供給されて抄造され、脱水及び乾燥された後、ガラスペーパーとなる。ガラスチョップドストランドがフィラメント一本一本に解れることを、フィラメント化、または開繊、あるいは解繊等と呼び、このフィラメント化に要する時間を開繊時間または解繊時間と呼ぶ。
【０００６】
フィラメント表面に塗布される集束剤液と呼ばれる水溶液は、紡糸工程においてガラス繊維に通常６〜１５質量％塗布される。集束剤液は、一般に水溶性高分子、界面活性剤等の集束剤成分を固形分として０．１〜１０質量％程度含むため、フィラメントの表面には０．０１〜１．５質量％程度の集束剤成分が塗布されることとなる。このような集束剤液は、紡糸されたフィラメント表面の保護、フィラメントをストランドとして束ねる集束(結束)性の付与、またパルプから製造される紙と同様の抄造時における白水中でのフィラメント同士の滑性付与といった効果がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、生産効率向上を目的に、ガラスペーパーの抄造時における白水の投入法が回分式から連続式に変わり、さらに、抄紙機一台当たりの生産量の増大が図られている。このため、ガラスチョップドストランドの撹拌から抄造までの時間は、近年益々短くなりつつあり、ガラスペーパー用のガラスチョップドストランドには、開繊時間の短縮が要求されている。
【０００８】
ガラスチョップドストランドの開繊時間は、集束剤液の付着量と集束剤成分の白水への溶解性に依存する。即ち、白水撹拌過程において、フィラメントとフィラメントとの間に存在する集束剤成分は白水中に溶出し、この溶出に伴いフィラメント間の集束力が低下し、その結果、白水の撹拌力に耐えきれないフィラメントから白水中に一本一本解れることになる。従って、開繊時間の短縮には、集束剤成分の溶解時間短縮、すなわち、集束剤液の付着量を減少させることや白水への集束剤成分の溶解性を増大させることが有効である。
【０００９】
しかしながら、従来、ガラスペーパー用のガラスチョップドストランドに施されている、集束剤液の付着量低減や集束剤成分の白水への溶解性を増大させる処理は、抄造時の開繊時間を短縮させるが、その反面、フィラメントの再凝集を発生させるという問題がある。すなわち、集束剤液の付着量低減や集束剤成分の白水への溶解性増大が、フィラメント表面から集束剤成分の白水中への溶解を早め、その結果、フィラメント表面の滑性が失われ、フィラメント同士が絡まる二次凝集を早めるという問題があり、これらの処置にはおのずと限界がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、開繊性に優れガラスペーパー用として好適なガラスチョップドストランドを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく、種々の実験を繰り返した結果、図１に示すように、切断面角θが１０°〜８０°であり、フィラメントの直径Ｄに対する切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれΔＬの比であるΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上であるガラスチョップドストランドが開繊性に優れることを見出し、本発明を提案するに至った。即ち、本発明に係るガラスチョップドストランドは、複数本のガラス製フィラメントを集束したチョップドストランドの切断面のフィラメント長手方向に対する角度をθ、フィラメントの直径をＤ、切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれをΔＬとするとき、θが１０°〜８０°であり、且つフィラメントの直径Ｄに対するずれΔＬの比であるΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上であることを特徴とする。また本発明に係るガラスチョップドストランドは、ガラスペーパー用であることを特徴とする。さらに本発明に係るガラス繊維不織布の製造方法は、切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれをΔＬとするとき、θが１０°〜８０°であり、且つフィラメントの直径Ｄに対するずれΔＬの比であるΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上であるガラスチョップドストランドを使用することを特徴とする。そして本発明に係るガラス繊維不織布の製造方法は、ガラス繊維不織布が、ガラスチョップドストランドの開繊により得られるガラスペーパーであることを特徴とする。さらに本発明に係るガラス繊維不織布の製造方法は、ガラスチョップドストランドの開繊が、白水中での攪拌により行われるものであることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、複数本のガラス製フィラメントを集束したチョップドストランドの切断面角θとは、図１に示すストランド切断面とフィラメントの長手方向の軸ａとの角度θ（以下、切断面角θと呼ぶ）を意味する。従って、従来のガラスチョップドストランドは、図１および図２に示す切断面角θが９０°であり、このようなチョップドストランド中の切断面の角度方向に隣り合うフィラメント同士は、端面のずれΔＬは切断によるばらつきを無視するとほぼ０となる。即ち、比ΔＬ／Ｄ＝０である。
【００１３】
ガラスチョップドストランドの切断面角θが１０°未満であると切断部が長くなりすぎ、安定した切断が行えなくなるので実用的でない。一方、ガラスチョップドストランドの切断面角θが８０°を超えると、フィラメントの長手方向に伸びた形をしていないので、ガラスチョップドストランド全体に白水の流れの抵抗を受けにくくなり、解繊性の向上がほとんど望めない。本発明によるガラスチョップドストランドの切断面角θとしては、フィラメントの長手方向に対して１０°〜８０°であることが重要である。
【００１４】
また、切断面角θが３０°よりも小さい場合には、ガラスチョップドストランドの切断が困難である上に、切断したチョップドストランドが輸送中などにおいて解れる。一方、角度θが７０°以上になると従来の直角（９０°）の切断面に対して白水中での解繊性に及ぼす効果の優位差が小さい。本発明のガラスチョップドストランドの切断面角θとしては、３０°〜７０°であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明のガラスチョップドストランドは、フィラメントの直径Ｄに対する切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれΔＬの比であるΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上であることを特徴とする。
【００１６】
図１（Ｂ）に示すように、ガラスチョップドストランドのフィラメントの直径Ｄに対する切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれΔＬの比であるΔＬ／Ｄの平均値が０である場合やΔＬ／Ｄの平均値が０．２未満の場合、白水中での攪拌時に、各々のフィラメント端面に対する白水の流れの抵抗が僅かであり、実質的に露出するΔＬが小さく白水中での解繊性に及ぼす効果が僅かとなる。
【００１７】
これに対して、ΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上である本発明のガラスチョップドストランドでは、切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面のずれΔＬが十分に大きくなるため、図２（Ａ）に示すように、各々のフィラメント端面のずれ部に対する白水の流れの抵抗が大きくなる。この結果として、ガラスチョップドストランドは白水の攪拌により容易にフィラメント化すると考えられる。
【００１８】
さらに、本発明のガラスチョップドストランドは、ガラス繊維不繊布の製造に使用されることを特徴とする。
【００１９】
本発明のガラスチョップドストランドは、ストランドの切断面の角度が、フィラメントの長手方向に対して１０°〜８０°、好ましくは３０°〜７０°であり、フィラメントの直径Ｄに対する切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれΔＬの比であるΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上であるので、白水中での撹拌過程における開繊性に優れ、ガラスペーパーの製造に適するものである。
【００２０】
【作用】
本発明のガラスチョップドストランドは、従来の切断面角θが略直角（約９０°）であるチョップドストランドと全く同じ寸法及び本数のフィラメントからなり、全く同じ集束剤を用いた場合でも、ガラスチョップドストランドの切断面角θがフィラメントの長手方向に対して１０°〜８０°であるので、ガラスチョップドストランドがフィラメントの長手方向に長くなって白水中での攪拌によりガラスチョップドストランド全体に大きな抵抗を受け易くなる。
【００２１】
また、本発明のガラスチョップドストランドは、フィラメントの直径Ｄに対する切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれΔＬの比であるΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上である大きいので、切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれΔＬが０．２Ｄ以上であることにより、各フィラメントのずれΔＬの露出面に攪拌による白水の流れが十分に接して大きい剥離力が作用し、隣り合うフィラメント同士の接触面積が従来よりも減少しており結束力が弱くなっているので、白水中での開繊時間をさらに短くすることができる。
【００２２】
さらに、本発明のガラスチョップドストランドは、ガラス繊維不繊布の製造に使用されるので、白水中での開繊時間が従来のガラスチョップドストランドよりも大幅に短くなり、ガラスペーパーの製造効率を大幅に向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガラスペーパー用チョップドストランドを、実施例に基づいて説明する。
【００２４】
実施例として、図１に示すように、直径Ｄが１０μｍで、長さＬが１３ｍｍの約４０００本のフィラメントを集束剤液で集束したもので、その切断面角θがそれぞれ８０°、６０°、４５°、３０°であるガラスチョップドストランドを準備した。また、比較例として、同じフィラメント数で、切断面角θが９０°の従来のガラスチョップドストランド及び切断面角θが８５°のガラスチョップドストランドを準備した。
【００２５】
まず、フィラメントの直径Ｄに対する切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれΔＬの比ΔＬ／Ｄは、顕微鏡観察により５０組の切断面の角度方向に隣り合うフィラメント同士のずれΔＬを測定し、フィラメントの平均直径Ｄで除算することにより比ΔＬ／Ｄの平均値を求めた。
【００２６】
開繊時間は以下の方法により求めた。白水は、イオン交換水にポリエチレングリコール型ノニオン界面活性剤を２質量％添加し、ポリビニルアルコールを用いて粘度が１０ｍＰａ・ｓとなるよう調整した。この白水１ｋｇを１リットルのビーカーに投入し、直径７０ｍｍのプロペラ羽根を用い２００ｒｐｍで撹拌する。上記ガラスチョップドストランドを３ｇ投入し、ガラスチョップドストランドがフィラメント化して解れ、ストランドが見当たらなくなるまでに要する時間を開繊時間とした。
【００２７】
表１に本発明による実施例のガラスチョップドストランド（試料１〜４）を、表２に比較例のチョップドストランド（試料５、６）それぞれの切断面角θ、比ΔＬ／Ｄの平均値、および開繊時間を示す。
【００２８】
【表１】
0004154724.tif 000002
【００２９】
【表２】
0004154724.tif 000003
【００３０】
表１から明らかなように、実施例の試料１〜４のガラスチョップドストランドは、切断面角θが８０°以下であり、且つ比ΔＬ／Ｄの平均値が０．２以上であるため、何れも開繊時間が４５秒以内と極めて短い。また、切断面角θが小さくなるにつれ、開繊時間は短縮し、実施例の試料２〜４のように、切断面角θが７０°以下のガラスチョップドストランドの場合は、切断面角θが８０°の実施例１の場合よりも開繊時間が短縮された。
【００３１】
これに対し、表２に示すように、比較例である試料５の従来のチョップドストランド及び試料６のチョップドストランドは、切断面角θが８０°よりも大きく、開繊時間が何れも６０秒であり、実施例と比較すると開繊時間は長くなっている。
【００３２】
表１に示す本発明に係るガラスチョップドストランドは、以下の方法により作製した。
【００３３】
まず、溶融したガラスを４０００のノズルを有するブッシングから直径１０μｍのフィラメントを引き出し、ポリエチレンオキサイド５質量％、及び、２−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリン３質量％を含有した集束剤液を塗布し、ギャザリングシューにより一本のストランドに集束し、このストランドをワインダーに巻き取る事によりケーキを得る。その後、このケーキを解舒し、チョップドストランドを切断面角θがそれぞれ８０°、６０°、４５°、３０°となるようにストランドに斜めにカッターを当てて切断し、カット長さが１３ｍｍのガラスチョップドストランドを得た。
【００３４】
本発明の特徴構成であるガラスチョップドストランドの切断面の角度方向に隣り合うフィラメント間の端面に所望のずれΔＬを生じさせるには、ストランドを切断する際に、ストランドをカッター刃の刃先に対して滑らせながら当て、切断させることが肝要である。ストランドを切断する際に、各フィラメントの端面を砕いてしまうと所望のずれΔＬを確保できなくなる。カッター刃の刃先を斜めに当てることによりストランドの各フィラメントの表面にオリジンとなる傷を設け、即座にクラックをフィラメントの長手方向に対して略直角となるフィラメントの直径方向に走らせることにより切断することがフィラメント間の端面に所望のずれΔＬを生じさせる上で重要となる。
【００３５】
【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は、開繊性に優れるので、ガラス繊維不繊布（ガラスペーパー）の抄造に要する時間を従来よりも大幅に短縮することができ、ガラス繊維不繊布の生産性を飛躍的に向上させることが可能となる実用上優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラスチョップドストランドの説明図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は要部断面による切断面角θ及びΔＬの説明図。
【図２】ガラスチョップドストランドの説明図であって、（Ａ）は本発明のガラスチョップドストランドの説明図、（Ｂ）は従来のガラスチョップドストランドの説明図。
【符号の説明】
１  ガラスチョップドストランド
２  フィラメント
Ｌ  フィラメントの長さ
ΔＬ  切断面の角度方向に隣り合うフィラメントの端面間のずれ
θ  ガラスチョップドストランドの切断面の角度
【図１】
0004154724.tif 000004
【図２】
0004154724.tif 000005