JPH11506093A - 強化繊維ペレット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガラス繊維を水和して、該ガラス繊維における水含量を約11〜約20重量％とし、該ガラス繊維を少なくとも約３分間混合し、それによりペレットを形成し、かつ乾燥する方法により製造されたペレットを含む強化組成物を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 強化繊維ペレット 背景技術 本発明は、一般に、新規ガラス組成物に関するものであり、より具体的には、 水和ガラス繊維を混合して、ペレットを形成し、かつ乾燥することによりガラス 繊維から製造したペレットに関するものである。 チョップトガラスストランドは、通常、熱可塑性樹脂製品用の強化材として使 用する。特定の長さ及び直径を有するガラスストランドを熱可塑性樹脂に加えて 、自動車ディストリビュータキャップ、パワー手工具ハウジング(power hand-to ol housing)、ファンシュラウド及びチェーンソーハウジングとしての、そのよ うな複合体製品を形成する。 ガラスストランドは強化材として使用されるので、より大きくより高密度のガ ラス材料が絶えず求められている。ある変更には、ガラスストランドをコンパク ト化することが含まれる。コンパクト化チョップトガラスストランドは、以前か ら、熱可塑性強化材として使用されている。従来から、チョップトガラスストラ ンドを湿潤させ、それらを振動させることにより、コンパクト化ガラスストラン ドを製造する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、時間がかか り、かつ、１つのチョップトストランドから統合された繊維ロッドが生成される 。従って、従来のガラス繊維ロッドの直径は、個々のチョップトストランドより も有意に大きいというわけではない。 以上から、以前として、個々のチョップトストランドより有意に高密度であり かつ大きな直径を有し、また、効果的に製造可能である改良された熱可塑性強化 ガラス製品が必要とされている。 発明の開示 上述の必要性は、個々のチョップトストランドより大きな直径及び増加密度を 示す改良ガラス繊維製品が提供される本発明により満足される。 本発明の第１の態様によれば、強化組成物が提供される。その強化組成物は、 ガラス繊維を水和して、該ガラス繊維における水含量を約11〜約20重量％とし、 該ガラス繊維を少なくとも約３分間混合し、それによりペレットを形成し、かつ 乾燥する方法により製造されたペレットを含む。好ましくは、そのガラス繊維は 、約３〜約15分間混合する。より好ましくは、そのガラス繊維は、約５〜約10分 間混合する。最も好ましくは、そのガラス繊維は、約８〜約９分間混合する。 また、そのガラス繊維の水含量は、好ましくは、約12〜約18重量％である。よ り好ましくは、そのガラス繊維の水含量は、約14〜約15重量％である。 好ましくは、ガラス繊維は１／16インチ（1.59mm）〜１／２インチ（12.7mm） の長さを有する。より好ましくは、そのガラス繊維は、１／８インチ（3.2mm） 〜１／４インチ（6.4mm）の長さを有する。最も好ましくは、そのガラス繊維は 、５／32インチ（4.0mm）〜３／16インチ（4.8mm）の長さを有する。 また、そのペレットは、好ましくは、約150 〜約315 ℃の温度で乾燥する。よ り好ましくは、そのペレットは、約200 〜約250 ℃の温度で乾燥する。 また、２以上の異なる直径を有するガラス繊維を使用することもできる。 本発明の第２の態様によれば、新規ガラス繊維組成物の製造方法が提供される 。この方法には、ガラス繊維を十分な水でコーティングすることにより該ガラス 繊維を水和して該ガラス繊維における水含量を約11〜約20重量％とし、該ガラス 繊維を少なくとも約３分間混合し、それによりペレットを形成し、かつ乾燥する という工程が含まれる。好ましくは、そのガラス繊維は、約３〜約15分間混合す る。より好ましくは、そのガラス繊維は、約５〜約10分間混合する。最も好まし くは、そのガラス繊維は、約８〜約９分間混合する。 また、そのガラス繊維の水含量は、好ましくは、約12〜約18重量％である。よ り好ましくは、そのガラス繊維の水含量は、約14〜約15重量％である。 好ましくは、ガラス繊維は１／16インチ（1.59mm）〜１／２インチ（12.7mm） の長さを有する。より好ましくは、そのガラス繊維は、１／８インチ（3.2mm） 〜１／４インチ（6.4mm）の長さを有する。最も好ましくは、そのガラス繊維は 、５／32インチ（4.0mm）〜３／16インチ（4.8mm）の長さを有する。 また、そのペレットは、好ましくは、約150 〜約315 ℃の温度で乾燥する。よ り好ましくは、そのペレットは、約200 〜約250 ℃の温度で乾燥する。 また、２以上の異なる直径を有するガラス繊維を用いてもよい。 本発明の実施の態様 熱可塑性材料を強化するための改良ガラス組成物を提供する。ガラス組成物は 、典型的なチョップトガラスストランドと似ていない。本発明のガラス繊維組成 物（以下では、強化繊維ペレット（ＲＦＰ）という）は、多くのガラス繊維の集 積(layering)からなるコンパクトペレット型材料である。 ＲＦＰは、ガラス繊維からなる。これらの繊維は、広範な種々の直径及び長さ を有するものから選択することができる。好ましくは、ガラス繊維は、約8.5〜 約100 ミクロンの直径を有する。より好ましくは、そのガラス繊維は、約8.5〜3 4ミクロンの直径を有する。また、１以上の直径を有する繊維を使用することも できる。 そのガラス繊維は、好ましくは、チョップトストランドである。これらのチョ ップトストランドは、好ましくは１／16インチ（1.59mm）〜１／２インチ（12.7 mm）の長さを有する。より好ましくは、それらのチョップトストランドは１／８ インチ（3.2mm）〜１／４インチ（6.4mm）の長さを有する。最も好ましくは、そ のチョップトストランドは、５／32インチ（4.0mm）の長さを有する。 ガラス繊維を水和し、かつ十分な時間混合して、ペレットを製造する。その繊 維の水和は、該繊維のフィラメント化(filamentization)を防止するのに十分な ものであるべきである。また、繊維は、過剰に水和すべきでなく、即ち繊維が凝 集して、無益なクランプになるであろうからである。好ましくは、水和ガラス繊 維の水含量は、約11〜約20重量％である。より好ましくは、水和ガラス繊維の水 含量は、約12〜約18重量％である。最も好ましくは、水和ガラス繊維の水含量は 、約14〜約15重量％である。水和溶液は、水のみであってもよく、又はカップリ ング剤、皮膜形成剤、湿潤剤、増粘剤、結合剤、潤滑剤及び帯電防止剤等の他の 組成物と水との組合せであってもよい。 水和ガラス繊維は、好ましくは、約３〜約15分間混合する。より好ましくは、 そのガラス繊維は、約５〜約10分間混合する。最も好ましくは、そのガラス繊維 は、約８〜約９分間混合する。用語“混合”は、本発明において、繊維が互いの 周囲を動くのを維持する全ての方法を記載するために使用する。そのような方法 は、また、タンブリング、アジテイティング、ブレンディング、コミングリング 、スティーリング及びインターミングリングとして記載されるかもしれない。 ガラス繊維は、種々の方法で水和及び混合することができる。ある方法には、 ガラス繊維をプラスチックバック中に置くことが含まれる。このバックを偏平化 (flatten)し、水又は水溶液を繊維に直接的にスプレーする。その後、このバッ クを回転し、偏平化し、かつ溶液を再び施する。そのスプレーは、所望の程度の 水和が得られるまで続ける。回転工程は、ガラスペレットがバック中に形成され ると終了する。また、他の方法を使用して、ガラス繊維を水和及び混合してもよ い。これらのプロセスには、改質ディスクペレタイザー、回転ドラムペレタイザ ー、振動ベッド、プラウミキサー(plow mixer)及びリボンミキサーが含まれる。 好ましくは、商業的に入手可能なディスクペレタイザーを改良及び使用して、 ガラス繊維を水和及び混合する。ディスクペレサイザーは、大きな皿型ディスク を回転させることにより作動させる。ディスクは、25〜30°の角度に維持する。 商業的に入手可能なディスクペレタイザーは、パウダーのクランプが形成される のを防止するディスクの内側に掻き取り刃を有する。本発明での使用のために、 ディスクペレタイザーは、ディスクの内部から掻き取り刃を除去すること、及び Teflon（商標）等の非湿潤コーティングでディスクの内部をコーティングするこ とにより改良する。掻き取り刃を除去して、ガラス繊維が自由に混合されるよう にする。非湿潤コーティングを適用して、ディスクの内面におけるガラス繊維の 堆積を防止する。 本発明においては、チョップトガラスストランドを改質ディスクの底に導入す る。ガラスストランドは、それらがディスク内で回転している時に水溶液で処理 する。最終的に、水和したペレット化ガラス繊維を、ディスクのフロントリップ (front lip)をパッシングオーバー(passing over)させることによりペレタイザ ーから除去する。繊維としてディスクから落ちたペレットを、連続的に改質ディ スクの底に導入するので、連続工程が達成される。 ペレット化ガラス繊維を乾燥して、本発明のガラス繊維ペレットを形成する。 好ましくは、ガラス繊維は、約150 〜約315 ℃の温度で乾燥する。より好ましく は、約185 〜約300 ℃の温度を用いる。最も好ましくは、約200 〜約250 ℃の温 度を用いる。 乾燥は、種々の方法により行うことができる。好ましい方法では、Jeffrey オ ーブンとして知られる流動相オーブンを使用する。Jeffrey オーブンは、商業的 に入手可能な乾燥デバイスである。しかしながら、熱対流又はマイクロウェーブ オーブンに使用するクッキーシート、ヒートタワー等の他のものも使用すること ができる。 得られたガラス繊維製品は、多くのガラス繊維が集積したコンパクトペレット 型材料である。本発明により製造したガラス繊維ペレットの密度は、個々のガラ スストランドのものより約20〜30％高い。また、本発明により製造したガラス繊 維ペレットの直径は、個々のガラスストランドより、約５〜15倍大きい。ガラス 繊維ペレットは、熱可塑性及び他の材料の強化材として有用である。また、本発 明のガラス繊維ペレットは、他のキャパシティにおいても使用可能であり、これ は、当業者には明らかであろう。 以下の実施例は、本発明のある好ましい記載を説明するためのものであり、如 何なる場合にも、その実施例の記載が本発明を制限するためのものではないと理 解すべきである。 実施例 3400ｇの湿潤ガラス繊維を、幅24インチ（610 mm）で長さ42インチ（1067mm） のポリウレタンバックに置いた。ガラス繊維の製造の間に必要とされる水分を形 成するために、ガラス繊維を湿潤させた。繊維を、テーブル上にバック偏平部を 有する偏平の薄い層に広げた。958.5 ｇ水及び41.5ｇのTGIC（トリグリシジルイ ソシアヌレート）を含む溶液をスプレーボトルに入れ、以下の方法でガラス繊維 に施した：偏平な薄いガラスの層に溶液をスプレーし、その後、バックを180 度 反転(flip)し、偏平化し、かつ再びスプレーした。バックを、その後、90度反転 し、偏平化し、スプレーした。反転、偏平化及びスプレーの手順を続けた。バッ クを、180 度、90度で交代に反転させた。200 ｇの溶液を施し、繊維の測定水含 量が約15％となった時に、スプレーを止めた。その工程は、ガラスペレットがバ ック内に形成された時に終了した。その後、バックを閉じた(tied close)。 バック(bagged)ガラス繊維を乾燥させた。バックガラス繊維を、ゆっくりと、 手で、205 ℃にセットしたJeffrey オーブンに供給し、遮断(screen)し、取り囲 んだ(box)。得られたガラス組成物はペレット型のものであった。ガラスストラ ンドペレットは、供給チョップトストランドと同一の長さを有していた。また、 ペレットを長時間混合した場合にも、大きなペレットへの凝集は起こらなかった 。 本発明には、数種の利点がある。ＲＦＰは、典型的なチョップトストランド製 品より非常によい流動性及びより少ないファイン(fine)を示す。また、サイズ剤 及び結合剤を、ガラス形成環境のガラスペレット外側に施すことができる。従っ て、毒性や清浄性等の理由で形成工程に望ましくない化学も、この製品を用いて 使用することができる。 また、本発明のペレット化工程により、供給チョップトストランドと同一の長 さを有する改良ガラスストランドペレットが提供される。更に、そのペレットは 、長時間混合された時にも大きなペレットには凝集しない。このことから、その 工程がが簡単なものとなり、均一でない製品が生じる機会が低減される。 本発明の好ましい実施態様について記載及び言及したが、請求の範囲に記載の 本発明の範囲を逸脱せずに改良及び変更が可能であることは明らかである。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年５月１１日 【補正内容】 請求の範囲 １．長さ1.6〜12.7mmのガラス繊維を水和して、該ガラス繊維の水含量を11〜20 重量％とし、該ガラス繊維を少なくとも３分間混合し、それによりペレットを形 成し、かつ乾燥する方法により製造されたペレットを含む強化組成物。 ２．ガラス繊維を十分な水でコーティングすることにより該ガラス繊維を水和し て該ガラス繊維の水含量を11〜20重量％とし、該ガラス繊維を少なくとも３分間 混合し、それによりペレットを形成し、かつ乾燥するという工程を含む、ガラス 繊維組成物を製造する方法。 ３．(1)(a)それぞれの長さが1.6〜12.7mmのチョップトガラス繊維と、(b)(i)ガ ラス繊維の水含量を11〜20重量％にするのに十分な量の水及び(ii)カップリング 剤、皮膜形成剤、湿潤剤、増粘剤、結合剤、潤滑剤及び帯電防止剤からなる群か ら選択された少なくとも１つの物質を含む水和溶液とを、少なくとも３分間混合 して、ペレットを形成すること、並びに (2)該ペレットを乾燥すること を含むガラス繊維ペレットを製造する方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 シュヴァイツァー ロバート エイ アメリカ合衆国 オハイオ州 43023 グ ランヴィル カーマーゼン ウェイ 115 (72)発明者 ブラック デニー イー アメリカ合衆国 サウスカロライナ州 29625 アンダーソン トリップル オー ク ドライヴ 146

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガラス繊維を水和して、該ガラス繊維における水含量を約11〜約20重量％と し、該ガラス繊維を少なくとも約３分間混合し、それによりペレットを形成し、 かつ乾燥する方法により製造されたペレットを含む強化組成物。 ２．ガラス繊維を約３〜約15分間混合した請求項１に記載の強化組成物。 ３．ガラス繊維を約５〜約10分間混合した請求項２に記載の強化組成物。 ４．ガラス繊維を約８〜約９分間混合した請求項３に記載の強化組成物。 ５．ガラス繊維の水含量が約12〜約18重量％である請求項１に記載の強化組成物 。 ６．ガラス繊維の水含量が約14〜約15重量％である請求項５に記載の強化組成物 。 ７．ガラス繊維の長さが3.2〜6.4mmである請求項１に記載の強化組成物。 ８．ペレットを約150 〜約315 ℃の温度で乾燥させた請求項１に記載の強化組成 物。 ９．ペレットを約200 〜約250 ℃の温度で乾燥させた請求項８に記載の強化組成 物。 10．２以上の異なる直径のガラス繊維を使用した請求項１に記載の強化組成物。 11．ガラス繊維を十分な水でコーティングすることにより該ガラス繊維を水和し て該ガラス繊維における水含量を約11〜約20重量％とし、該ガラス繊維を少なく とも約３分間混合し、それによりペレットを形成し、かつ乾燥するという工程を 含む、新規ガラス繊維組成物を製造する方法。 12．ガラス繊維を約３〜約15分間混合する請求項11に記載の方法。 13．ガラス繊維を約５〜約10分間混合する請求項12に記載の方法。 14．ガラス繊維を約８〜約９分間混合する請求項13に記載の方法。 15．水和後のガラス繊維の水含量が約12〜約18重量％である請求項11に記載の方 法。 16．水和後のガラス繊維の水含量が約14〜約15重量％である請求項15に記載の方 法。 17．ガラス繊維の長さが3.2〜6.4mmである請求項11に記載の方法。 18．ペレットを約185 〜約300 ℃の温度で乾燥させる請求項11に記載の方法。 19．ガラス繊維を約200 〜約250 ℃の温度で乾燥させる請求項18に記載の方法。 20．２以上の異なる直径を有するガラス繊維を使用する請求項11に記載の方法。