JPH03180559A - ガラス繊維マットの製造における一方向繊維束の供給方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、積層された一方向性繊維層と無方向性繊維層
をニードリングすることによってガラス繊維マットを製
造するガラス繊維マット製造ラインへ一方向繊維束を供
給する方法およびその装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ガラス繊維マットの製造ラインは、一方向性繊維層と無
方向性（ランダム）繊維層を積層し、この積層体をニー
ドラ−によってニードリングして絡合することにより、
一体化したガラス繊維マットの製造を行う。

このガラス繊維マット製造ラインの一例を第１１図に示
す。この場合先ず、マット製造ラインの始端部において
、ガラス繊維束（ケーキ、ロービングまたはヤーン）を
巻直したワープビーム１から、一方向繊維束２をベルト
コンベヤ３上に供給して一方向性繊維層を形成し、その
上にランダム状に連続ガラス長繊維束４を振り落として
無方向性繊維層５を積層する。この一方向性繊維層と無
方向性繊維層５の積層体は続いて、乾燥機６に通されて
乾燥され、そしてニードラ−７に送られ、このニードラ
−７においてニードリングによって絡合される。それに
よって一方向性繊維層と無方向性繊維層５は一体化され
てガラス繊維７７）となる。

このようにして製造されたガラス繊維マットは例えばＦ
ＲＴＰスタンパブルシート（原板）を製作するために用
いられる。このスタンパブルシートは、特公昭６３−１
５１３５号公報、特開昭６１−１１２６４２公報、定期
刊行物「プラスチックス・エージＪ第１９４頁（１９８
９年４月発行）等に開示されているような公知方法で、
ガラス繊維マットに溶融樹脂を含浸させることにより製
作される。スタンパブルシートは更に、所定の大きさ、
枚数にカットされ、そしてスタンピング成形されて自動
車のバンパービーム等の、一方向に高強度および高弾性
を有する成形品に成形される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のガラス繊維マット製造ラインでは、前述のように
、ワープビーム１から一方向繊維束２（引き出すことに
より一方向性繊維層を形成していた。このワープビーム
１による一方向繊維束２の供給方法の場合には、予め、
ロービングやケーキ、ヤーンの巻体を多数準備し、張力
を揃えて平行に配列してワープビーム１に巻き直すとい
う工程が必要であるため、コストがかさみ経済的でない
。

更に、ワープビーム１に巻かれたガラス繊維の長さ（例
えば２００ｍ）によって、ガラス繊維マットを連続的に
生産できる時間が制限される。すなわち、ワープビーム
１のガラス繊維束２を使いきると、生産を一旦停止して
、ワープビーム１を交換しなければならない、この交換
作業は、例えば５４０本のガラス繊維束を１本ずつ結び
直し、長さを調整して一定張力がかかるようにしなけれ
ばならない。これらの一連の作業には、数時間を要し、
能率が非常に悪い。

本発明の目的は、上記欠点を除去し、ワープビームへの
ガラス繊維束の巻き直しを必要とせず、かつガラス繊維
マットの連続生産を可能にする、ガラス繊維、マット製
造ライン用の一方向繊維束の供給方法と装置を提供する
ことである。

〔目的を連成するための手段〕

この目的は、方法の発明の場合には、一方向性繊維層と
無方向性繊維層とからなるガラス繊維マットの製造ライ
ンヘ一方向繊維束を供給する方法において、ガラス繊維
ロービング、ケーキまたはヤーンからガラス繊維束を引
き出し、所定本数毎にパイプやガイドで隔離してフィー
ドローラに案内し、しかる後に櫛形ガイドに導いて一方
向繊維束を整列状態でガラス繊維マット製造ラインに供
給することによって達成される。

更に、装置の発明の場合には、一方向性繊維層と無方向
性繊維層とからなるガラス繊維マットの製造ラインヘ一
方向繊維束を供給する装置において、巻き取られたロー
ビング、ケーキまたはヤーンを載置するための棚、ロー
ビング、ケーキまたはヤーンの巻体から引き出されるガ
ラス繊維束を案内するためのパイプおよびガイド、この
パイプやガイドを経てガラス繊維束が供給されるフィー
ドローラ、およびフィードローラからニードラ−へ供給
されるガラス繊維束の配列を保持するためのピッチ可変
の櫛形ガイドを備えていることによって達成される。

この場合、パイプがロービング、ケーキまたはヤーンの
巻体からガラス繊維束を受け入れる直線状パイプと、こ
の直線状パイプに接続され、内壁面に波形の凹凸を有す
るフレキシブルパイプとからなっていることが望ましい
。

更に、フィードローラが少なくとも２本のゴム被覆ロー
ラからなり、その第１のローラの手前に、ガラス繊維束
の入口ガイド（フィードローラに対して入口側に位置す
るため入口ガイドと称する）が設けられ、この入口ガイ
ドの中心線が第１ローラの接線方向に向いていることが
望ましい。

更に、第１ローラと入口ガイドの間に、ガラス繊維束配
列用の櫛形ガイドが設けられていることが望ましい。

〔作用〕

本発明では、巻き取られたロービングやケーキ、ヤーン
をワープビームに巻き直さないで、ロービングやケーキ
、ヤーンを一方向繊維束としてガラス繊維マット製造ラ
イン（例えばそのニードラ−）に直接供給する。

〔実施例〕

以下、図に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図には、本発明による一方向繊維束供給装置１０を
備えたガラス繊維マット製造ラインが平面図で示しであ
る。第１図において、１１．１２はほぼ水平に配置され
たベルトコンベヤである。

ベルトコンベヤ１１の始端範囲（第１図において右側の
範囲）には、図示していない無方向繊維束供給装置によ
って連続ガラス長繊維束（第１１図の符号４参照）がラ
ンダム状に振り落されて無方向性繊維Ｎ（ランダム繊維
層）１３が形成される。

この無方向繊維束供給装置はコンベヤの搬送方向に一定
間隔で複数個配置され、幅方向に所定の速度で往復運動
しながら連続ガラス繊維束を渦巻状に落下させるもので
ある（例えば特公昭６３−６６６０号公報参照）。連続
ガラス繊維束は例えば単糸径２３μのフィラメントを４
００本束ねたものであり、無方向性繊維層１３の単位面
積当りの重量が例えば４４０ｇ／　ｒｒｆになるように
振り落とされる。

このようにして形成された無方向性繊維層１３はベルト
コンベヤ１１によって搬送されて乾燥機１４を通過する
。この乾燥機、１４は約５０℃の熱風を無方向性繊維層
１３に吹きつけて乾燥させる。

無方向性繊維層１３は続いて、ベルトコンベヤ１２に移
送される。このベルトコンベヤ１２の終端範囲において
、無方向性繊維層１３上に、一方向繊維束１５が本発明
による一方向繊維束供給装置１０から供給される。この
一方向繊維束は、例えば単糸径２３μ、集束本数２００
０本、水分率Ｏ〜２０％のケーキ、ロービングまたはヤ
ーンであり、２．２ｍ幅にｄｍａ＋ピッチで５４０本、
互いに平行に供給される。この一方向繊維束供給装置１
ｏについては後で詳しく説明する。

一方向繊維束供給装置１０から供給された一方向繊維束
１５は、櫛形ガイド１６を通過した後、無方向性繊維Ｎ
１３上に供給されて積層される。

この櫛形ガイド１６はピンチが可変のものが好ましい。

櫛形ガイドエ６には、一方向繊維束１５を１本ずつ通し
てもよいし、２本ずつ通してもよい。

この櫛形ガイド１６自体は繊維工業の分野で知られてい
るので、ここでは詳しく説明しない。

積層された一方向性繊維層と無方向性繊維層１３は続い
て、ニードラ−１７に供給され、一方向性繊維層の側か
ら針が侵入するようにしてニードリングを行う。それに
よって、両層は絡合し、体化され、ガラス繊維マットと
なる。このニードラ−１７自体は公知であるので、ここ
では詳しく説明しない。

ニードラ−１７の出口側には、ガラス繊維マツ）１８を
搬出するためのデリベリ−ローラ１９が設けられている
。このデリベリ−ローラ１９は間歇的に回転駆動される
。

前記の一方向繊維束供給装置１０は実質的に、ロービン
グ、ケーキまたはヤーンの巻体２３を載せる棚２４と、
このロービング、ケーキまたはヤーンの巻体２３から引
き出されたガラス繊維束（一方向繊維束）１５を案内す
る硬質の直線状パイプ２５と、このパイプ２５に接続さ
れたフレキシブルパイプ２６と、このフレキシブルパイ
プ２６からガラス繊維束が供給されるフィードローラ２
７とからなっている。

ロービング、ケーキまたはヤーンの巻体２３を載せる棚
２４は、マット製造ラインから離れたところに、例えば
ｖ字状に配列されている。ガラス繊維束１５は第２図と
第３図に示すように、ロービング、ケーキまたはヤーン
の巻体２３から引き出され、ステンレス製のガイド棒２
８を跨いで２本を一緒にしてガイド板２９の穴を通過す
る。このガイド＋ｆｆ１２９はｌ１ＩＩ１２４の側面に
ねじ等で固定され、その穴にはチタンガイド３０が取付
けられている０次に、ガラス繊維束１５は、先端にキャ
ップ３１とチタンガイド３２を取付けた硬質塩化ビニル
製の直線状パイプ２５内へ導かれる（第４図参照）。

もしここで、パイプ２５によって個々のガラス繊維束の
隔離を行わなければ、ガラ・ス繊維束１５は、引き出し
時にピンと張った状態になったり、大きく垂れ下がった
状態になったりするので、ガラス繊維束同士が交錯し、
絡まってしまう、すると、ガラス繊維束１５は互いに擦
れ合いながら進み、単糸切れが起こり、毛羽が発生し、
ついにはガラス繊維束１５が切断してしまう、前記の塩
化ビニルパイプ２５はガラス繊維束１５を互いに隔離し
て、このようなトラブルの発生を未然に防ぐ働きをする
。

更に、ガラス繊維束１５が上下動をすると、ガラス繊維
束にかかる張力も変動する。つまり、ガラス繊維束が大
きく垂れ下がったときには、張力も大きくなり、垂れ下
がり′が小さいときは張力も小さい、しかし、前述のよ
うに、ガラス繊維束１５を直線状のパイプ２５に通して
引き取ると、ガラス繊維束１５が上下動をする範囲を最
小限にでき、張力の変動も小さくできる。

これらの目的に適したパイプ２５の材質としては、金属
製でもプラスチック製でもよいが、金属製ではパイプが
重くなり、これを吊るしておくための架台も丈夫なもの
にしなければならないし、ガラス繊維束のバインダーに
含まれる過酸化物による腐食にも抵抗力のあるものを選
定する必要がある。一方、プラスチック製ならば、タッ
ク性のない硬質プラスチックのものが軽量で架台も簡単
なものでよいし、腐食の心配もない、内壁面が平滑であ
れば、例えばフッソ系樹脂製、オレフィン系樹脂製、塩
化ビニル製、ＡＢＳ、ＰＣ、アクリル系等のパイプを使
用することができる。特に、配管用に広く市販されてい
る硬質塩化ビニル製のパイプがコスト、性能面から好適
である。

直線状のパイプ２５を出たガラス繊維束は、緩やかなカ
ーブを描く内壁面が波形のフレキシブルパイプ２６を通
り、フィードローラ２７へ導かれる。フレキシブルパイ
プ２６の役割は、ガラス繊維束１５の摩耗をできるだけ
少なくして緩やかに方向を変えることである。そのため
に、フレキシブルパイプ２６は内壁面が波形になってい
てガラス繊維束１５とパイプ２６の接触面積が少ないこ
とが望ましい、第５ａ図から第５ｅ図は、フレキシブル
パイプ２６の例を示している。第５ａ図のものは、波形
がリング状に独立していて一定間隔をおいて形成されて
いる。第５ｂ図のものは、波形が１条または複数条のね
じ状に形成されている。

第５ｃ図のものは、内壁面に独立したリング状の突出部
が形成されている。第５ｄ図のものは、突出部が１条ま
たは複数条のねじ状に形成されている。第５ｅ図のもの
はフレキシブルパイプの中にバネが挿入固定されている
。

フレキシブルパイプ２６の材質についても直線状のパイ
プ２５と同様なものが好適である。つまリ、軽量で内壁
面の表面が滑らかに仕上げられているものがよい。例え
ば、電線保護管として広く市販されている未来工業（株
）製の商品名「ミラフレキ＠ＳＳ、ＭＦＳ−１６４が好
適である。

ガラス繊維束１５はフレキシブルパイプ２６から入口ガ
イド３５を経てフィードローラ２７に供給される。この
入口ガイド３５は第６図に示すように、フレキシブルパ
イプ２６の外径に等しい内径の鉄バイブ３６と、この鉄
パイプが溶接された鉄板３７、鉄パイプ３６の開口部に
ガイド押え３日によって取付けられたチタンガイド３９
からなっている。鉄板３７は後述のフィードローラ２７
の全長にわたって延びていて弧状に反った長方形の形を
している。この鉄板３７には、第７図の平面図に示すよ
うに、多数の鉄パイプ３６が鉄板３７の幅方向と長手方
向に互いにずらして配置固定されている。個々の鉄パイ
プ３６にはフレキシブルパイプ２６が挿入されて固定さ
れている。

ガラス繊維束１５はフレキシブルパイプ２６から、チタ
ンガイド３９を経て、ゴム被覆の３本のローラ４１，４
２．４３からなるフィードローラ２７に供給される。こ
のとき、鉄板３７が平らであると、入口ガイド３５（フ
レキシブルパイプ２６、チタンガイド３９または鉄パイ
プ３６）の中心線４０（第６図参照）と、フィードロー
ラ２７ｆ７）ｉｆローラ４１の接線とが一敗しないので
、ガラス繊維束１５はチタンガイド３９の縁で擦られな
がら走行する。すると、チタンガイド３９の縁での接触
角が大きいはど毛羽の発生が多くなり、発生した毛羽は
、走行するガラス繊維束１５に付着してフィードローラ
２７の表面にも移行し、次々と毛羽を発生し、ついには
ガラス繊維束を切断してフィードローラに巻き付かせて
しまう。このようなトラブルを防ぐために、入口ガイド
３５の中心線（法線）は、フィードローラ２７の第１ロ
ーラ４１の接線に一敗するように配置されている（第８
図参照）、このようにすると、ガラス繊維束１５はチタ
ンガイド３９の縁での接触角が小さくなり、はとんど毛
羽が発生しなくなる。

入口ガイド３５を出たガラス繊維は、チタンガイド３９
の間隔でフィードローラ２７に供給されるが、各ガラス
繊維束１５のピッチが８１ｍと非常に狭いため、チタン
ガイド３９とフィードローラ２７の間で第９図の右側に
示すように綾になることがある。綾になったままでフィ
ードローラ２７に接すると、ガラス繊維束１５ａとガラ
ス繊維束１５ｂが重なったままで、フィードローラ２７
の各ローラ（例えば第１ローラ４１と第２ローラ４２）
間に挟まれる（第１０図参照）、すると、ガラス繊維束
１５ａ、１５ｂに隣接するガラス繊維束１５ｃは、第１
ローラ４１と第２ローラ４２の間で挟持される力が小さ
くなるので引き取り速度が遅くなり、正常に送られるガ
ラス繊維束に比ベニードラ−１７への供給張力が大きく
なる。すると、このガラス繊維束１５ｃにはスタンパブ
ルシートの作製時に樹脂の含浸が悪くなり、強度の発現
を妨げたり、また成形品の外観を悪くする。そこで、第
９図に示すような櫛形のガイド４４が第１ローラ４１の
手前に設けられている。このガイド４４により、隣接す
るガラス繊維束１５は綾になることなく、フィードロー
ラ２７に引き取られる。

ガラス繊維束１５はフィードローラ２７から、ニードラ
−１７の入口に設けられたピッチ可変の櫛形ガイド１６
を経て、均一な配列および張力でニードラ−１７に供給
される。それによって、ガラス繊維束（一方向繊維束）
１５は、第１図においてフィードローラ２７の下方を右
側から左側へ搬送されて来る無方向性繊維１１３上に積
層されてニードリングされる。

上記の一方向繊維束供給装置において、ガラス繊維束１
５はパイプ２５．２６の内壁やガイドを通過するときに
擦られて摩耗し、単糸切れが多発して毛羽となり、つい
には切断に至ることがある。

これを防止するために、本発明では、ガラス繊維束１５
に水分を有していることが望ましい。

ガラス繊維束１５は、目的に応じたサイジング剤が塗布
され、１本のストランドに集束されてケーキやロビング
として巻き取られている０巻き取られた直後のガラス繊
維は１０〜２０％の水分を有しており、通常のＦＲＰや
ＦＲＴＰ用のガラス繊維束とするには、これらを１００
〜１２０℃の乾燥炉で１０−１２時間乾燥して梱包出荷
される。−般に複合材料用のガラス繊維が乾燥される理
由は、複合化される樹脂が水分により加水分解をしたり
、発泡したりして複合の効果を損なう恐れがあるからで
ある。ところが、ポリプロピレン樹脂は加水分解に対し
て強く、更に、スタンパブルシートの製造装置はガラス
繊維マットより空気を追い出し、代わりに樹脂を押し込
むように作用する装置であるので、ガラス繊維が水分を
有していても実質的には全く影響がない。一方、ポリオ
レフィン樹脂をマトリックスとしたＦＲＴＰスタンパブ
ルシートに適したガラス繊維のサイジング剤には特公昭
５３−１７７２０号公報に開示されているように、有機
過酸化物が添加されており、ロービングやケーキのよう
な巻体で前述のような乾燥条件で乾燥すると、有機過酸
化物が熱のため分解してしまい、その効果が発揮されな
くなる。そこで通常は、ガラス繊維束を薄く広げた層状
にして、そこに５０℃の熱風を当てて乾燥している。つ
まり、有機過酸化物が分解しないように比較的低温で乾
燥効率がよい形態にして短時間で乾燥するようにしてい
る。

ところが、ロービングの形態にガラス繊維束が巻かれる
と、５０°Ｃでは約１０日間、常温で風通しの良い所で
約１カ月かかる。これでは工業的に生産を行うことは不
可能である。

このように、水分の存在は樹脂の複合の効果を損なうこ
となく、ガラス繊維束１５の摩耗や毛羽発生を防止する
ことができる。本発明では、水分１２％のロービングを
用いたが、ピッチ可変の櫛形ガイド１６にはほとんど毛
羽も溜まらず、均一なガラス繊維マットが得られた。こ
のマット生産直後の水分率は約５％であった。

上記の実施例において、ロービング、ケーキまたはヤー
ンを一方向繊維束としてガラス繊維マット製造ライン（
例えばそのニードラ−）に直接供給するようにしたので
、ロービング、ケーキまたはヤーンをワープビームに巻
き直す工程が不要である。また、ロービング、ケーキま
たはヤーンの巻体の交換は、ガラス繊維が終わりに近づ
いたものから順々に、新しい巻体のロービング、ケーキ
またはヤーンの始端部を繋ぐことにより行われ、ワープ
ビームの場合のように長さや張力を調整する必要がない
ので、非常に簡単である。また、予備のロービング、ケ
ーキまたはヤーンを棚に準備しておき、予め巻終端部と
巻始端部とを繋いでおくこともできる。更に、この巻体
の交換がガラス繊維マット製造ラインを停止せずに行わ
れるので、ガラス繊維マットを連続的に生産することが
できる。

なお、上記実施例では、本発明による一方向繊維束供給
装置１０を、乾燥機１４とニードラ−１７の間に配置し
たが、第１１図に示す従来の設備のように、マット製造
ライン始端部に配置することもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、ロービング、ケーキま
たはヤーンを一方向繊維束としてガラス繊維マット製造
ラインに直接供給するようにした４゜ ので、ロービング、ケーキまたはヤーンをワープビーム
に巻き直す工程が不要であり、ロービング、ケーキまた
はヤーンの巻体の交換が非常に簡単であり、そしてガラ
ス繊維マットの連続的な生産を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一方向繊維束供給装置を備えたガ
ラス繊維マット製造ラインの平面図、第２図は一方向繊
維束供給装置のロービング巻体と棚と硬質パイプの位置
関係を示す斜視図、第３図は第２図の側面図、第４図は
硬質パイプの入口部分を示す断面図、第５ａ図、第５ｂ
図、第５ｃ図、第５ｄ図および第５ｅ図はフレキシブル
パイプの異なる例を示す断面図、第６図はフィードロー
ラの手前に設けられた入口ガイドの断面図、第７図は入
口ガイドの鉄板と鉄パイプの平面図、第８図は入口ガイ
ドとフィードローラの位置関係を示す概略側面図、第８
Ａ図は第８図の部分拡大図、第９図はフィードローラを
示す斜視図、第１Ｏ図はフィードローラの間で綾になっ
て重なったガラス繊維束を示す図、第１１図はワープビ
ームとして形成された従来の一方向繊維東供給装置を有
するガラス繊維マット製造ラインの斜視図である。 １０・・・一方向繊維束供給装置、　　１１．１２・・
・ベルトコンベヤ、　　１３・・・無方向性繊維層、　
１４・・・乾燥機、　　１５．１５ａ。 １５ｂ、１５ｃ・・・一方向繊維束、　　１６・・・櫛
形ガイド、　　１７・・　・ニードラ−１８・・・ガラ
ス繊維マット、　　工９・・・デリベリ−ローラ、　　
２３・・・ロービング、ケーキまたはヤーンの巻体、　
２４・・・棚、　２５・・・直線状パイプ、　　２６・
・・フレキシブルパイプ、２７・・・フィードローラ、
　　２８・・・ガイド棒、　２９・・・ガイド板、　３
０・・・チタンガイド、　３１・・・キャップ、　　３
２・・・チタンガイド、　　３５・　・　・入口ガイド
、　　３６・・・鉄パイプ、　３７・・・鉄板、　３８
・・・ガイド押え、　　３９・・・チタンガイド、　　
４０・・・入口ガイドの中心線、　４１，４２．４３・
・・ローラ、　　４４・・・櫛形ガイド第 図 第５ｃ図 第５ｅ図 第５ｄ図 第６ 図 第７ 図 第 図 第１０ 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．一方向性繊維層と無方向性繊維層とからなるガラス
   繊維マツトの製造ラインヘ一方向繊維束を供給する方法
   において、 ガラス繊維ロービング、ケーキまたはヤーンからガラス
   繊維束を引き出し、 所定本数毎にパイプやガイドで隔離してフィードローラ
   に案内し、 しかる後に櫛形ガイドに導いて一方向繊維束を整列状態
   でガラス繊維マツト製造ラインに供給することを特徴と
   する、ガラス繊維マットの製造における一方向繊維束の
   供給方法。
2. ２．一方向性繊維層と無方向性繊維層とからなるガラス
   繊維マットの製造ラインヘ一方向繊維束を供給する装置
   において、 巻き取られたロービング、ケーキまたはヤーンを載置す
   るための棚、 ロービング、ケーキまたはヤーンの巻体から引き出され
   るガラス繊維束を案内するためのパイプおよびガイド、 このパイプやガイドを経てガラス繊維束が供給されるフ
   ィードローラ、および フィードローラからニードラーへ供給されるガラス繊維
   束の配列を保持するためのピツチ可変の櫛形ガイド を備えていることを特徴とする、ガラス繊維マットの製
   造における一方向繊維束の供給装置。
3. ３．パイプがロービング、ケーキまたはヤーンの巻体か
   らガラス繊維束を受け入れる直線状パイプと、この直線
   状パイプに接続され、内壁面に波形の凹凸を有するフレ
   キシブルパイプとからなっていることを特徴とする、請
   求項２記載のガラス繊維マットの製造における一方向繊
   維束の供給装置。
4. ４．フィードローラが少なくとも２本のゴム被覆ローラ
   からなり、その第１のローラの手前に、ガラス繊維束の
   入口ガイドが設けられ、この入口ガイドの中心線が第１
   ローラの接線方向に向いていることを特徴とする、請求
   項２記載のガラス繊維マットの製造における一方向繊維
   束の供給装置。
5. ５．第１ローラと入口ガイドの間に、ガラス繊維束配列
   用の櫛形ガイドが設けられていることを特徴とする、請
   求項４記載のガラス繊維マットの製造における一方向繊
   維束の供給装置。