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技術 ガラスチョップドストランド

出願人 日本電気硝子株式会社
発明者 入谷晃弘
出願日 2001年11月27日 (20年2ヶ月経過) 出願番号 2001-360894
公開日 2003年6月10日 (18年8ヶ月経過) 公開番号 2003-165739
状態 特許登録済
技術分野 ガラス繊維の製造、処理 不織物
主要キーワード 集束器 プリント配線基材 ポリエチレングリコール型ノニオン界面活性剤 メッシュコンベア フィラメント端 ギャザリングシュー フィラメント化 プロペラ羽根
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年6月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

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。

解決手段

本発明のガラスチョップドストランド1は、複数本ガラスフィラメント2を集束したチョップドストランド1の切断面のフィラメント長手方向aに対する角度をθ、フィラメント2の直径をD、切断面の角度方向に隣り合うフィラメント2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2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。

概要

背景

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繊布(以降、ガラスペーパーと称す)が使用されている。

ガラスペーパーを製造する場合、まず、熔融ガラス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。

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。

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。

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。

概要

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。

本発明のガラスチョップドストランド1は、複数本ガラス製フィラメント2を集束したチョップドストランド1の切断面のフィラメント長手方向aに対する角度をθ、フィラメント2の直径をD、切断面の角度方向に隣り合うフィラメント2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2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。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

複数本ガラスフィラメント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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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。

発明が解決しようとする課題

0007

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。

課題を解決するための手段

0011

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。

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

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。

発明を実施するための最良の形態

0023

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

0029

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。

発明の効果

0035

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

0036

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。

--

0037

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

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