JP2016164244A - シートモールディングコンパウンドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスロービングを切断することによって解繊されたガラス繊維が、捌き棒を有する回転体の回転軸上に滞留することを抑制でき、これにより樹脂コンパウンド上に供給されるガラス繊維の含有量のばらつきを抑制できるシートモールディングコンパウンドの製造方法を提供する。【解決手段】回転軸３０と、捌き棒３１と、落下促進手段４０とを備える回転体１０を用いて、カッターロール７に供給して切断されたガラス繊維２をその下方に落下させて回転体１０に接触させることにより、落下促進手段４０によって、回転している捌き棒３１を通り抜けて回転軸１０上に落下したガラス繊維２が回転軸３０上に滞留せずに落下することを促進しながら、回転している捌き棒３１によってガラス繊維２の落下方向を変化させて、樹脂コンパウンド１上に落下させて供給することを特徴としている。【選択図】図１

Description

本発明は、シートモールディングコンパウンド（Ｓｈｅｅｔ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ、以下、ＳＭＣとも称する。）の製造方法に関する。

従来、ＳＭＣを製造する際には、上下一対のフィルムの各々に樹脂コンパウンドを塗布し、これらのうち下側のフィルムに塗布した樹脂コンパウンド上に、ガラス繊維を落下させ、散布している。その後、上下一対のフィルムの各々に塗布した樹脂コンパウンド間にガラス繊維を挟んで、ロールやベルトにて加圧することにより、ガラス繊維間に樹脂コンパウンド含浸させる。そして、含浸後のＳＭＣシートは、保温庫で養生して樹脂コンパウンドを増粘させることにより、シートを硬くして最終形態とされる（特許文献１、２）。

このような従来法では、ガラス繊維は、ロール状に巻かれた長尺のガラスロービングを繰り出して、散布直前に数十本を、切断設備で主に１インチに切断し、下側のフィルムに塗布した樹脂コンパウンド上に落下させている。

切断設備は、例えば、図６（ａ）に示すように、切断したい長さで等間隔に切断刃７ａが配置されたカッターロール７と、ゴムロール８とを備えている。ガラスロービング２ａは、押さえロール９によってゴムロール８上で広げられた後、カッターロール７とゴムロール８の間に供給されて、切断刃７ａで切断される。

ただ、下側のフィルムに塗布した樹脂コンパウンド上に落下したガラス繊維２は、主に幅方向に落下量が変動することがある。これは、幅方向のうちガラスロービング２ａを通した部分はガラス繊維２の量が多く、通していない部分は少ないためである。

そこで、落下したガラス繊維２が幅方向であってもより均一に分散されるよう、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、カッターロール７とゴムロール８とを備えた切断設備の下方に、ロール状の回転体１０を設置している。この回転体１０は、複数本の捌き棒３１を備えている。この捌き棒３１によって、カッターロール７から落下してきたガラス繊維２を弾き飛ばして、ガラス繊維２の含有量と配向が主に幅方向に均一になるようにしている。複数本の捌き棒３１の各々は、１〜１．５ｍの長さがあることから、安定した回転を得るために、これらの中心に、軸方向断面が円形状でシャフト状の回転軸３０が貫通しており、この回転軸３０を中心として回転体１０を回転させている。

特許第４００１０８６号公報 特開２０１０−１３８３４９号公報

しかしながら、前記のとおりの改善策においても、切断したガラス繊維２のうち、捌き棒３１を通り抜けて落下したガラス繊維２が、回転している回転軸３０上に滞留することがある。そしてガラス繊維２が回転軸３０上に積もり過ぎるとバランスが崩れ、積もったガラス繊維２が塊となって一度にボタ落ちする現象が起こることがある。ボタ落ちが起こると、ＳＭＣのシート進行方向におけるガラス繊維２の含有量の変動が大きくなり、ガラス繊維２の分散性が低下する。

特に、近年では解繊性の高いガラス繊維２が使用されていきているが、解繊性の高いガラス繊維２ほど、切断したガラス繊維２が軽くなることから、回転している回転軸３０上に滞留しやすくなる。すなわち図７（ａ）に示すように、回転軸３０は回転しているが、軽いガラス繊維２は回転軸３０上に滞留しやすくなる。しかし図７（ｂ）に示すように、ガラス繊維２が積もって重くなるとバランスが崩れ、すると図７（ｃ）に示すように、ガラス繊維２が回転軸３０上から塊となって樹脂コンパウンド上に落下する。樹脂コンパウンドにおける、この塊となったガラス繊維２が落下した箇所は、ガラス繊維２の含有量が多くなり、均一性が崩れるため、未含浸のガラス繊維２が発生しやすくなる。

そこで本発明は、ガラスロービングを切断することによって解繊されたガラス繊維が、捌き棒を有する回転体の回転軸上に滞留することを抑制でき、これにより樹脂コンパウンド上に供給されるガラス繊維の含有量のばらつきを抑制できるシートモールディングコンパウンドの製造方法を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明のシートモールディングコンパウンドの製造方法は、連続的に搬送される樹脂コンパウンド上にガラス繊維を落下させて供給し、その上に樹脂コンパウンドをさらに供給した後、上下から加圧することによってガラス繊維間に樹脂コンパウンドを含浸させるシートモールディングコンパウンドの製造方法であって、回転軸と、この回転軸から離間して配置された複数本の捌き棒と、回転軸を中心として回転している捌き棒を通り抜けて回転軸上に落下したガラス繊維が回転軸上に滞留せずに落下することを促進する落下促進手段とを備える回転体を用いて、ガラス繊維を含む長尺のガラスロービングを、切断刃を有するカッターロールに供給して切断し、この切断されたガラス繊維をその下方に落下させて回転体に接触させることにより、落下促進手段によって、回転している捌き棒を通り抜けて回転軸上に落下したガラス繊維が回転軸上に滞留せずに落下することを促進しながら、回転している捌き棒によってガラス繊維の落下方向を変化させて、樹脂コンパウンド上に落下させて供給することを特徴としている。

本発明によれば、ガラスロービングを切断することによって解繊されたガラス繊維が、捌き棒を有する回転体の回転軸上に滞留することを抑制でき、これにより樹脂コンパウンド上に供給されるガラス繊維の含有量のばらつきを抑制できる。

本発明のＳＭＣの製造方法の一実施形態に使用される回転体の軸方向断面図である。 図１の回転体の回転軸を拡大して示す軸方向断面図である。 本発明のＳＭＣの製造方法の一実施形態を説明するための模式図である。 （ａ）は、本発明のＳＭＣの製造方法の別の実施形態に使用される回転体の軸方向断面図、（ｂ）はその回転軸の斜視図である。 図４の回転体の回転軸を拡大して示す軸方向断面図である。 従来のＳＭＣの製造方法に使用される、ガラスロービングの切断設備とその下方に設置された回転体を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。 図６の回転体の回転軸を拡大して示す軸方向断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明のＳＭＣの製造方法の一実施形態に使用される回転体の軸方向断面図、図２は、図１の回転体の回転軸を拡大して示す軸方向断面図、図３は、本発明のＳＭＣの製造方法の一実施形態を説明するための模式図である。

本実施形態のＳＭＣの製造方法では、図３に示すように、連続的に搬送される樹脂コンパウンド１上にガラス繊維２を落下させて供給し、その上に樹脂コンパウンド１を供給する。その後、上下から加圧することによってガラス繊維２間に樹脂コンパウンド１を含浸させて、ＳＭＣ４が製造される。

ガラスロービング２ａを切断しガラス繊維２を樹脂コンパウンド１に供給する設備は、前記の図６と同様に、カッターロール７とゴムロール８とを備えた切断設備と、その下方に設置されたロール状の回転体１０とを備えている。

すなわち前記図６に示すように、ガラス繊維２を含む長尺のガラスロービング２ａを、切断刃７ａを有するカッターロール７に供給して切断する。この切断されたガラス繊維２をその下方に落下させて回転体１０に接触させる。

図１および図２に示すように、回転体１０は、回転軸３０と、この回転軸３０から離間して配置された複数本の捌き棒３１とを備えている。回転している捌き棒３１によってガラス繊維２の落下方向を変化させて、樹脂コンパウンド１上に落下させて供給する。

ガラス繊維２の供給量は、製造するＳＭＣシート４ａの幅、単重、ガラス繊維２の含有量、製造スピード（ライン速度）によって決まるが、例えば１０〜３０ｋｇ／分の範囲内である。

切断されたガラス繊維２を均一に分散させる回転体１０は、例えば、直径が１００〜３００ｍｍの範囲内、回転軸３０の直径が１５〜３０ｍｍの範囲内、捌き棒３１の直径が５〜１５ｍｍの範囲内、本数が４〜１２本の範囲内である。回転体１０は、カッターロール７とゴムロール８との接点と同じ軸に配置されている。回転体１０の回転数は、供給するガラス繊維２の量によって適切な回転数があるが、例えば３０〜２００ｒｐｍの範囲内である。

そして本実施形態では、図１および図２に示すように、回転体１０が、落下促進手段４０を備えることを特徴としている。この落下促進手段４０は、回転軸３０を中心として回転している捌き棒３１を通り抜けて回転軸１０上に落下したガラス繊維２が回転軸１０上に滞留せずに落下することを促進する。

切断されたガラス繊維２は、一部、回転している回転体１０の上部の捌き棒３１で弾き飛ばされ、一部が通り抜けて、下部の捌き棒３１で弾き飛ばされる。上部の捌き棒３１を通り抜けたガラス繊維２で回転軸３０上に落下した一部のガラス繊維２は、回転している回転軸３０上に積もることがある。

積もったガラス繊維２が直ぐに回転とともに落下すれば問題はないが、図７を参照して説明したように、回転している回転軸３０上にさらにガラス繊維２が溜まっていき、重くなってバランスが崩れて落下すると、進行方向にガラス繊維２の散布ムラができてしまい、均一性が悪くなる。

そこで本実施形態では、落下促進手段４０として、軸方向断面が非円筒形状の回転軸３０を用いている。

図７の従来技術では、回転軸３０が円筒形状であるので、上に積もったガラス繊維２と回転している回転軸３０との間には、すべり摩擦力が働くのみである。しかし、回転軸３０を非円筒形状にすることで、回転軸３０の中心より遠い部分と、近い部分で回転速度が変わるので、回転速度の差が積もったガラス繊維２を落とす力となる。したがって、溜まっている量が少ない段階で、回転軸３０上からすべり落とすことができる。

落下促進手段４０としての軸方向断面が非円筒形状の回転軸３０は、その非円筒形状としては、回転軸３０の中心より遠い部分と、近い部分で回転速度の差が生じるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、楕円形状、多角形状、およびこれらを組み合わせた形状等が挙げられるが、多角形状が好ましく、そのなかでも四角形状、五角形状、六角形状が好ましい。図２では四角形状を例としているが、（ａ）から（ｂ）に回転状態が変化すると、回転軸３０の中心より遠い部分である頂点部分と、近い部分である辺部分とでは回転速度が変わるので、この回転速度の差が（ｂ）に示すように積もったガラス繊維２を落とす力となる。したがって、溜まっている量が少ない段階で、回転軸３０上からガラス繊維２をすべり落とすことができる。

以下、図３を参照しながら本実施形態のＳＭＣの製造方法について説明する。

ＳＭＣは次のようにして製造される。まず、ＳＭＣの原料となる樹脂コンパウンド１を準備する。例えば、不飽和ポリエステル樹脂等のベース樹脂に、必要に応じて、硬化剤、重合禁止剤、重合性単量体、低収縮剤、無機充填材、内部離型剤等を添加し、撹拌混合して主剤の樹脂コンパウンド１を得る。その後、この主剤の樹脂コンパウンド１に、増粘剤と、その他に必要に応じて着色剤等の原料を添加し、攪拌混合してペースト状の樹脂コンパウンド１を得る。

本実施形態では、ベース樹脂、無機充填材、硬化剤、重合禁止剤、その他の添加剤を、各々が個別に収容されたタンクから主剤撹拌機に供給する。主剤撹拌機で撹拌後の主剤の樹脂コンパウンド１は、主剤タンク１１に供給される。

次に、この主剤の樹脂コンパウンド１を主剤タンク１１から、増粘剤をタンク１２から、着色剤をタンク１３から、それぞれポンプ１１ａ、１２ａ、１３ａにより一定流量で送出する。これらは下流のスタティックミキサー１４で混合された後、増粘剤を含有する樹脂コンパウンド１としてディップパン１５、１６に供給される。

ベース樹脂に添加される増粘剤は、ＳＭＣが成形加工に適した粘度となるように添加される。このような増粘剤を含む樹脂コンパウンド１は、一般的には後述する含浸作業後に樹脂コンパウンド１の増粘が始まるように配合設計される。すなわち、増粘剤を含有する樹脂コンパウンド１は、ガラス繊維２間への樹脂コンパウンド１の含浸作業時は粘度の低い状態に保たれ、養生後は成形加工に適した粘度の高い状態とされる。増粘剤の具体例として、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。

以上にようにして得られた樹脂コンパウンド１を用いて、次のようにしてＳＭＣを製造する。

まず、巻出ロール１７、１８から連続的に供給される離型性のフィルム５、６を、搬送ベルトを有する搬送装置２０で搬送し、フィルム５、６上にペースト状の樹脂コンパウンド１をディップパン１５、１６から供給して塗布する。

フィルム５、６の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂や、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂等を挙げることができる。 次に、フィルム５の樹脂コンパウンド１上にガラス繊維２を散布する。ガラスロービング２ａを切断しガラス繊維２を樹脂コンパウンド１に供給する設備は、前述したとおり、カッターロール７とゴムロール８とを備えた切断設備と、その下方に設置されたロール状の回転体１０とを備えている。回転体１０は、前述したとおり、回転軸３０、捌き棒３１、落下促進手段４０を備えている。ガラス繊維２を含む長尺のガラスロービング２ａを、カッターロール７に供給して切断する。この切断されたガラス繊維２をその下方に落下させて、回転体１０に接触させる。これにより、回転している捌き棒３１によってガラス繊維２の落下方向を変化させて、樹脂コンパウンド１上に落下させて供給する。ガラス繊維２の含有量は、樹脂コンパウンド１とガラス繊維２とを有するＳＭＣ材料３中、例えば、１０〜５０質量％の範囲とすることができる。

ガラス繊維２を散布した後、さらにその上に、フィルム６上の樹脂コンパウンド１の塗布面を合わせる。これにより、樹脂コンパウンド１とガラス繊維２とを有したＳＭＣ材料３が上下からフィルム５、６で挟み込まれた積層シート３ａが形成される。

次に、この積層シート３ａを搬送装置２０で含浸機２１に搬送し、含浸機２１において加圧含浸を行う。ここでは、ＳＭＣ材料３中の残留気泡を脱泡し、ガラス繊維２間に樹脂コンパウンド１を含浸させる。こうしてＳＭＣ４が製造される。

このような含浸機２１は、例えば、軸方向断面が円形状である回転可能な加圧ロールを有して構成されるものを挙げることができる。また、本実施形態では、加圧ロール２１ａとベルト２１ｂとを有した構成としている。この構成では、複数の加圧ロール２１ａがＳＭＣ材料３の積層シート３ａの搬送方向に沿って配置され、これら加圧ロール２１ａにベルト２１ｂが掛け渡されて無端ベルトを形成する。そして含浸機２１は、ガラス繊維２の含浸性の向上のために、積層シート３ａの走行方向に対してつづら折り状に配置した多数の加圧ロール２１ａの間に、一定の張力の下で積層シート３ａを通過させている。このようなベルト２１ｂを有する構成では、ベルト２１ｂを介して加圧ロール２１ａによってＳＭＣ材料３を加圧することができる。

含浸機２１で加圧した後、ＳＭＣ４が上下からフィルム５、６で挟み込まれたＳＭＣシート４ａを箱状のコンテナ２２につづら折り状に折り重ねて収納し、保管庫にて所定時間、熟成、養生させる。

ＳＭＣ４を養生した後は、コンテナ２２からＳＭＣシート４ａをロールにより繰り出して連続して送りながら、ＳＭＣシート４ａからフィルム５、６を剥離する。フィルム５、６が剥離されたＳＭＣ４は、プレス成形用に所定の形状に切断される。切断物はプレス成形装置に供給され、成形により繊維強化プラスチックスの成形品が得られる。この成形品は、例えば、浴槽や洗面化粧台等の成形品等として用いることができる。 以上に説明した本実施形態のＳＭＣの製造方法によれば、落下促進手段４０として軸方向断面が非円筒形状の回転軸３０を用いることで、ガラスロービング２ａを切断することによって解繊されたガラス繊維２が、捌き棒３１を有する回転体１０の回転軸３０上に滞留することを抑制でき、これにより樹脂コンパウンド１上に供給されるガラス繊維２の含有量のばらつきを抑制できる。

図４（ａ）は、本発明のＳＭＣの製造方法の別の実施形態に使用される回転体の軸方向断面図、図４（ｂ）は回転軸の斜視図である。図５は、図４の回転体の回転軸を拡大して示す軸方向断面図である。

本実施形態のＳＭＣの製造方法では、前述した実施形態と同様、図３に示すように、連続的に搬送される樹脂コンパウンド１上にガラス繊維２を落下させて供給し、その上に樹脂コンパウンド１を供給する。その後、上下から加圧することによってガラス繊維２間に樹脂コンパウンド１を含浸させて、ＳＭＣ４が製造される。

そして本実施形態では、図４および図５に示すように、回転体１０の落下促進手段４０として、回転軸３０の内部から気体を噴出する孔３２を備えている。

この回転体１０の回転軸３０は、中空部３３を有する円筒形状である。そして回転軸３０には、中空部３３から外部に連通する孔３２が多数設けられている。

回転軸３０の中空部３３は、その端部３３ａが開放されており、この端部３３ａから中空部３３内に、送風装置によって、上記気体としての空気を圧送できるようにしている。

この端部３３ａから中空部３３内に圧送された空気は、多数の孔３２から外部に噴出される。

切断されたガラス繊維２は、一部、回転している回転体１０の上部の捌き棒３１で弾き飛ばされ、一部が通り抜けて、下部の捌き棒３１で弾き飛ばされる。上部の捌き棒３１を通り抜けたガラス繊維２で回転軸３０上に落下した一部のガラス繊維２は、回転している回転軸３０上に積もることがある。

積もったガラス繊維２が直ぐに回転とともに落下すれば問題はないが、図７を参照して説明したように、回転している回転軸３０上にさらにガラス繊維２が溜まっていき、重くなってバランスが崩れて落下すると、進行方向にガラス繊維２の散布ムラができてしまい、均一性が悪くなる。

しかし本実施形態では、孔３２から空気を噴出させることで、積もったガラス繊維２を滞留させずに吹き飛ばすことができる。すなわち、この落下促進手段４０としての孔３２は、噴出される気体によって、回転軸３０を中心として回転している捌き棒３１を通り抜けて回転軸１０上に落下したガラス繊維２が回転軸１０上に滞留せずに落下することを促進する。

孔３２の直径は、例えば０．５〜３ｍｍの範囲内である。孔３２の数は、シャフト状の回転軸３０の表面積において、例えば０．５〜２個／ｃｍ^２の範囲内である。

孔３２から噴出させる気体の圧力は、回転軸３０上に積もったガラス繊維２を吹き飛ばすことが可能な圧力であれば特に限定されるものではないが、例えば、流速が１０〜１０００ｍ／ｓｅｃの範囲内となるように設定することができる。

以上に説明した本実施形態のＳＭＣの製造方法によれば、落下促進手段４０として回転軸３０の内部から気体を噴出する孔３２を用いることで、ガラスロービング２ａを切断することによって解繊されたガラス繊維２が、捌き棒３１を有する回転体１０の回転軸３０上に滞留することを抑制でき、これにより樹脂コンパウンド１上に供給されるガラス繊維２の含有量のばらつきを抑制できる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。

１ 樹脂コンパウンド
２ ガラス繊維
２ａ ガラスロービング
４ シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）
７ カッターロール
７ａ 切断刃
１０ 回転体
３０ 回転軸
３１ 捌き棒
３２ 孔
４０ 落下促進手段

Claims (3)

1. 連続的に搬送される樹脂コンパウンド上にガラス繊維を落下させて供給し、その上に前記樹脂コンパウンドをさらに供給した後、上下から加圧することによって前記ガラス繊維間に前記樹脂コンパウンドを含浸させるシートモールディングコンパウンドの製造方法であって、
   回転軸と、この回転軸から離間して配置された複数本の捌き棒と、前記回転軸を中心として回転している前記捌き棒を通り抜けて前記回転軸上に落下した前記ガラス繊維が前記回転軸上に滞留せずに落下することを促進する落下促進手段とを備える回転体を用いて、
   前記ガラス繊維を含む長尺のガラスロービングを、切断刃を有するカッターロールに供給して切断し、この切断された前記ガラス繊維をその下方に落下させて前記回転体に接触させることにより、前記落下促進手段によって、回転している前記捌き棒を通り抜けて前記回転軸上に落下した前記ガラス繊維が前記回転軸上に滞留せずに落下することを促進しながら、回転している前記捌き棒によって前記ガラス繊維の落下方向を変化させて、前記樹脂コンパウンド上に落下させて供給することを特徴とするシートモールディングコンパウンドの製造方法。
2. 前記落下促進手段が、軸方向断面が非円筒形状の前記回転軸であることを特徴とする請求項１に記載のシートモールディングコンパウンドの製造方法。
3. 前記落下促進手段が、前記回転軸の内部から気体を噴出する孔であることを特徴とする請求項１に記載のシートモールディングコンパウンドの製造方法。

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