特許 7338454 ガラスダイレクトロービング及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-28

(45)【発行日】2023-09-05

(54)【発明の名称】ガラスダイレクトロービング及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/12 20060101AFI20230829BHJP

   D06M 15/227 20060101ALI20230829BHJP

   D06M 101/00 20060101ALN20230829BHJP

【ＦＩ】

C03B37/12 Z

D06M15/227

D06M101:00

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019233189

(22)【出願日】2019-12-24

(65)【公開番号】P2021100904

(43)【公開日】2021-07-08

【審査請求日】2022-08-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001232

【氏名又は名称】弁理士法人大阪フロント特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】國友 晃

【審査官】須藤 英輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０４０６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２１２５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１１２６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１２４０３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１５０６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２５４８７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｂ ３７／００

Ｃ０３Ｃ ２５／００

Ｄ０６Ｍ

Ｄ０１

Ｄ０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数本のガラスフィラメントと、前記ガラスフィラメントの表面に形成された被膜とを有するガラスストランドが、回転軸を中心として直接巻き取られてなるガラスダイレクトロービングであって、
前記ガラスダイレクトロービングが、第１の端面部と、前記第１の端面部に対向する第２の端面部と、前記第１の端面部及び前記第２の端面部とを接続する外周部を有し、
前記ガラスダイレクトロービングにおける整列本数が３５．５以上、８８以下であり、前記ガラスダイレクトロービングの高さが０．２５ｍ以上、０．３２５ｍ以下であり、前記ガラスストランドの番手が３００ｔｅｘ以上、３０００ｔｅｘ以下であり、
前記ガラスダイレクトロービングにおける整列本数を前記ガラスダイレクトロービングの高さにより割った値をＹとし、前記ガラスストランドの番手をＸとしたときに、式１の関係が満たされるように前記ガラスストランドが巻かれてなる、ガラスダイレクトロービング。
－０．０６５６Ｘ＋２９５．４≦Ｙ≦－０．０６５６Ｘ＋３９５．４…式１

【請求項2】

前記ガラスダイレクトロービングの高さ方向において、前記第１の端面部からの高さが前記ガラスダイレクトロービングの高さに対して３５％以上、６５％以下の領域を第１の領域とし、前記第１の端面部から０％以上、３５％未満の領域を第２の領域とし、前記第１の端面部から６５％超、１００％以下の領域を第３の領域とした場合、
前記第２の領域における外径及び前記第３の領域における外径の平均値が、前記第１の領域における外径の平均値の９０％以上、１００％未満である、請求項１に記載のガラスダイレクトロービング。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のガラスダイレクトロービングの製造方法であって、
前記複数本のガラスフィラメントの表面に集束剤を塗布し、前記複数本のガラスフィラメントを集束することにより、集束体を形成する工程と、
前記回転軸が延びる方向に前記集束体を往復させることにより綾掛けを行いながら前記集束体を巻き取り、巻回体を作製する工程と、
前記集束剤を乾燥させ、前記ガラスフィラメントの表面に被膜を形成することにより、前記ガラスストランドを形成する工程と、
を備え、
前記式１の関係が満たされるように、前記巻回体を作製する工程において前記集束体を巻き取る、ガラスダイレクトロービングの製造方法。

【請求項4】

前記集束体の水分率が８％以下である、請求項３に記載のガラスダイレクトロービングの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラスダイレクトロービング及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガラスダイレクトロービング（ＤＲ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｒｏｖｉｎｇ）は、複数本のガラスフィラメントの集束体が直接巻き取られてなる巻回体として知られている。ガラスダイレクトロービングから引き出されたガラスストランドは、引抜成形法やフィラメントワインディング法等により、容易に樹脂との複合材を形成することができるので、樹脂の補強繊維として広く用いられている。

【0003】

ガラスダイレクトロービングとしては、例えば、溶融ガラスを紡糸装置より引き出し、引き出された数百～数千本のガラスフィラメントの表面に塗布装置を用いて集束剤を塗布し、ガラスフィラメントを集束させて集束体とした後に、回転するコレットに綾を掛けながら巻き取り、乾燥させ、被膜を形成することにより製造されることが知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１８４０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ガラスダイレクトロービングの綾掛けは、生産の安定性及び補強繊維としてのガラスダイレクトロービングの特性に大きな影響を与える。ここで、ガラスダイレクトロービングには、ガラスストランドの引っ張り強度等の他、補強繊維として用い易いこと、形状が崩れ難いこと、解舒に問題がないこと、ガラスストランドの樹脂への含浸性等が求められる。しかしながら、特許文献１のようなガラスダイレクトロービングにおいては、生産性を維持しつつ、補強繊維としてのガラスダイレクトロービングの特性を十分とすることは困難であった。

【0006】

本発明の目的は、生産性を維持しつつ補強繊維としての特性を高めることができる、ガラスダイレクトロービング及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るガラスダイレクトロービングは、複数本のガラスフィラメントと、ガラスフィラメントの表面に形成された被膜とを有するガラスストランドが、回転軸を中心として直接巻き取られてなるガラスダイレクトロービングであって、ガラスダイレクトロービングが、第１の端面部と、第１の端面部に対向する第２の端面部と、第１の端面部及び第２の端面部とを接続する外周部を有し、整列本数をガラスダイレクトロービングの高さにより割った値をＹとし、ガラスストランドの番手をＸとしたときに、式１の関係が満たされるようにガラスストランドが巻かれてなることを特徴とする。
－０．０６５６Ｘ＋２９５．４≦Ｙ≦－０．０６５６Ｘ＋３９５．４…式１

【0008】

ガラスダイレクトロービングの高さ方向において、第１の端面部からの高さがガラスダイレクトロービングの高さに対して３５％以上、６５％以下の領域を第１の領域とし、第１の端面部から０％以上、３５％未満の領域を第２の領域とし、第１の端面部から６５％超、１００％以下の領域を第３の領域とした場合、第２の領域における外径及び第３の領域における外径の平均値が、第１の領域における外径の平均値の９０％以上、１００％未満であることが好ましい。

【0009】

本発明に係るガラスダイレクトロービングの製造方法は、上記ガラスダイレクトロービングの製造方法であって、複数本のガラスフィラメントの表面に集束剤を塗布し、複数本のガラスフィラメントを集束することにより、集束体を形成する工程と、回転軸が延びる方向に集束体を往復させることにより綾掛けを行いながら集束体を巻き取り、巻回体を作製する工程と、集束剤を乾燥させ、ガラスフィラメントの表面に被膜を形成することにより、ガラスストランドを形成する工程と、を備え、式１の関係が満たされるように、巻回体を作製する工程において集束体を巻き取ることを特徴とする。

【0010】

集束体の水分率が８％以下であることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、補強繊維としての特性を高めることができる、ガラスダイレクトロービング及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るガラスダイレクトロービングを示す模式的斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係るガラスダイレクトロービングの製造方法を説明するための模式図である。

【図3】回帰数について説明するための模式的平面図である。

【図4】ガラスストランドの番手Ｘと、ガラスダイレクトロービングにおける整列本数／高さＹとの関係を示すグラフである。

【図5】本発明の第２の実施形態に係るガラスダイレクトロービングを示す模式的正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

【0014】

（ガラスダイレクトロービング）
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るガラスダイレクトロービングを示す模式的斜視図である。ガラスダイレクトロービング１は、ガラスストランド２が、回転軸Ｚを中心として直接巻き取られてなる。具体的には、ガラスダイレクトロービング１は、ガラスストランド２を備える。ガラスストランド２は、複数本のガラスフィラメントと、被膜とを有する。被膜は、複数本のガラスフィラメントの表面を覆っている。ガラスダイレクトロービング１は、ガラスストランド２が層状になるように重ねて巻き取られ、かつ綾掛けされた円筒形状の構造を有している。

【0015】

ガラスダイレクトロービング１は、第１の端面部１ａ及び第２の端面部１ｂを有する。回転軸Ｚが延びる方向を軸方向としたときに、第１の端面部１ａ及び第２の端面部１ｂは軸方向において対向し合っている。また、第１の端面部１ａと第２の端面部１ｂとを接続する外周部３を有する。

【0016】

本明細書において、ガラスダイレクトロービング１の高さは、ガラスダイレクトロービング１の軸方向に沿う寸法である。ガラスダイレクトロービング１の高さは、例えば、１００ｍｍ～１０００ｍｍの範囲とすることができる。ガラスダイレクトロービング１の内径は、例えば、１４０ｍｍ～２５０ｍｍの範囲とすることができる。また、ガラスダイレクトロービング１の外径は、例えば、２６０ｍｍ～３１５ｍｍの範囲とすることができる。

【0017】

図２は、第１の実施形態に係るガラスダイレクトロービングの製造方法を説明するための模式図である。図２に示すように、ガラスダイレクトロービング１の製造の際には、まず、複数本のガラスフィラメント１２に、集束剤塗布機構１３によって集束剤を塗布する。次に、複数本のガラスフィラメント１２を集束シュー１４等の集束装置によって集束させ、集束体１５を形成する。次に、集束体１５を、コレット１６を用いて巻き取ることにより、巻回体１７を作製する。次に、集束剤を乾燥させ、ガラスフィラメントの表面に被膜を形成することにより、図１に示すガラスストランド２を形成する。

【0018】

ここで、集束体１５の巻き取りに際しては、トラバース１８を用いて軸方向に集束体１５を往復させることにより綾掛けを行いながら巻き取る。綾掛けにおいて用いられるパラメータとして、例えば、ワインド数や回帰数を挙げることができる。

【0019】

ワインド数は、コレット１６の回転速度と、トラバース１８により集束体１５を軸方向に移動させる速度の比率により決定される。より具体的には、ワインド数は、集束体１５が軸方向に片道進行している間に、コレット１６が何回転したかを示す数値である。なお、片道進行とは、例えば、図１に示すガラスダイレクトロービング１の第１の端面部１ａに相当する部分から第２の端面部１ｂに相当する部分まで、１回移動することをいう。本明細書においては、ガラスストランド２における位置についても、片道進行と記載することがある。回帰数について、図３を用いて説明する。

【0020】

図３は、回帰数について説明するための模式的平面図である。なお、図３中の複数の二点鎖線はいずれも、回転軸Ｚを中心する円状の仮想線である。各仮想線は、それぞれ、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ及び点Ｅを通る。これらの仮想線は、集束体１５が巻き付けられる毎に、回転軸Ｚから遠ざかっていることを示すための仮想線である。

【0021】

集束体１５の巻き取りが、図３に示す点Ａから開始されるとする。点Ａは、図１に示した第１の端面部１ａに相当する部分に位置する。集束体１５が軸方向において０．５往復したときに、集束体１５は点Ｂに位置する。集束体１５が軸方向においてさらに０．５往復したときに、集束体１５は点Ｃに位置する。集束体１５が軸方向においてさらに一往復したときに、集束体は点Ｄに位置する。そして、３回目の往復のときに、集束体１５は点Ｅに至る。点Ｂは、図１に示した第２の端面部１ｂに相当する部分に位置し、点Ｃ～Ｅは、第１の端面部１ａに相当する部分に位置する。ここで、ガラスダイレクトロービング１を軸方向から見たときに、回転軸Ｚから、第１の端面部１ａに位置する任意の位置を通り、外周部３までを最短距離で結ぶ線と、回転軸Ｚから、第１の端面部１ａ又は第２の端面部１ｂに位置する他の点を通り、外周部３までを最短距離で結ぶ線とがなす角度をθとする。点Ａ及び回転軸Ｚを通り、外周部３まで延びる線Ｆと、点Ｅ及び回転軸Ｚを通り、外周部３まで延びる線Ｇとがなす角度θは０°である。点Ａから巻き取りが開始されてから、角度θが０°となる点Ｅに回帰するまでの片道進行の回数は６回である。点Ｅのような、θが０°となる点を回帰点とする。

【0022】

上記回帰数とは、集束体１５の巻き取りの開始点から、角度θが０°となる最初の回帰点に至るまでの、片道進行の回数をいう。なお、集束体１５の巻取り開始が第1の端面部１ａから開始されない場合は、最初に第１の端面部１ａに達した時を集束体１５の巻取りの開始点とする。図３に示す例の場合には、回帰数は６である。なお、回帰点は、第２の端面部１ｂに相当する部分に位置することもある。この場合、回帰数は奇数となる。

【0023】

ここで、ガラスストランド２は集束体１５に塗布された集束剤が乾燥されることにより形成されるため、巻回体１７における集束体１５と、ガラスダイレクトロービング１におけるガラスストランド２との位置関係は同様である。さらに、集束体１５の巻き取りは、一定の条件下において行われる。そのため、ガラスダイレクトロービング１の第１の端面部１ａに位置する、ガラスストランド２の任意の点を第１の点としたときに、第１の点から、角度θが０°の点に回帰するまでの片道進行の回数も、回帰数と同じ回数である。より具体的には、第１の端面部１ａ又は第２の端面部１ｂに位置する点を第２の点とし、第２の点が上記回帰点であるとする。すなわち、軸方向から見たときに、第１の点及び回転軸Ｚを結ぶ線と、回転軸Ｚから第２の点を通って外周部３まで最短距離で結ぶ線とがなす角度θが０°であるとする。図３に示す例の場合、製造されたガラスダイレクトロービング１における、第１の点から最初の第２の点に至るまでの片道進行の回数は、回帰数と同じ６回である。

【0024】

整列本数について、図３を用いて説明する。整列本数とは、集束体１５の巻き取りの開始点から、角度θが０°となる最初の回帰点に至るまでに、ガラスストランド２が回転軸Ｚの周りを回転した回数を表す。なお、集束体１５の巻取り開始が第1の端面部１ａから開始されない場合は、最初に第１の端面部１ａに達したときを集束体１５の巻取りの開始点とする。なお、１回転は、ガラスストランド２が回転軸Ｚの周りを３６０°回転したことを表す。ワインド数は、整列本数／回帰数により表すことができる。例えば、整列本数が７８．５、回帰数が１９である場合、ワインド数は、７８．５／１９＝４．１３１となる。

【0025】

本実施形態の特徴は、整列本数をガラスダイレクトロービング１の高さにより割った値である、整列本数／高さをＹとし、ガラスストランド２の番手をＸとしたときに、式１の関係が満たされることにある。

【0026】

－０．０６５６Ｘ＋２９５．４≦Ｙ≦－０．０６５６Ｘ＋３９５．４…式１

【0027】

それによって、ガラスダイレクトロービング１において、ガラスストランド２の番手に応じた好適なワインド数とすることができ、補強繊維としての特性を高めることができる。この詳細を以下において説明する。なお、番手Ｘ及び整列本数／高さＹを単にＸ及びＹ記載することがある。

【0028】

上述したように、巻回体１７の紡糸時には、複数本のガラスフィラメント１２に集束剤が塗布される。集束剤には水分が含まれている。塗布した集束剤を加熱乾燥することによって、水分を蒸発させ、被膜を形成することにより、巻回体１７からガラスダイレクトロービング１とする。このとき、ガラスダイレクトロービング１のガラスストランド２間の隙間が小さすぎると、ガラスダイレクトロービング１の密閉性が過度に高くなる。そのため、ガラスダイレクトロービング１に加わる水蒸気の圧力が過度に高くなることにより、ガラスダイレクトロービング１が破裂するおそれがある。

【0029】

さらに、ガラスストランド２間の隙間が小さすぎるような巻き取りがなされる場合、ガラスストランド２が押し込まれるように巻き付けられていることとなる。この場合には、ガラスストランド２において、幅方向外側から内側に加わる力及び軸方向外側に向かって加わる力が大きくなる。そのため、ガラスダイレクトロービング１の第１の端面部１ａ又は第２の端面部１ｂに相当する部分の突出が生じ易くなり、形状が崩れ易い。

【0030】

一方で、ガラスダイレクトロービング１のガラスストランド２間の隙間が大きすぎると、ガラスストランド２の巻密度が小さくなる。そのため、ガラスダイレクトロービング１が柔らかくなる。このような場合には、複数のガラスダイレクトロービング１を積層して輸送する際等において、ガラスダイレクトロービング１に変形が生じ易くなる。さらに、ガラスストランド２間の隙間が大きい場合、ガラスストランド２及び隙間により形成される凹凸における、凹部の幅が広くなる。そのため、上記凹凸がある面にガラスストランド２が連続的に巻き付けられている場合には、ガラスストランド２自体にも凹凸が形成され易い。この凹凸は、ガラスストランド２の不均一性の原因となる。このようなガラスストランド２の不均一性によって、ガラスストランド２の開繊が不十分となったり、集束剤の含浸の均一性が低下したり、ガラスストランド２の解舒テンションが不均一となる等の問題が生じる。これらの問題が生じることにより、補強繊維としての特性が不十分となるおそれがある。

【0031】

これに対して、本実施形態においては、式１の関係が満たされている。

【0032】

－０．０６５６Ｘ＋２９５．４≦Ｙ≦－０．０６５６Ｘ＋３９５．４…式１

【0033】

式１を満たすことにより、ガラスストランド２の番手Ｘに応じた、好適なガラスストランド２の間隔とすることができる。それによって、ガラスダイレクトロービング１におけるガラスストランド２の巻密度を番手に応じて高めることができ、形状が崩れ難い。さらに、ガラスストランド２間の隙間を番手に応じて小さくすることができ、ガラスストランド２に凹凸が生じ難い。よって、ガラスストランド２の開繊における問題は生じ難く、集束剤の含浸の均一性が低下し難く、かつ解舒テンションの均一性も低下し難い。従って、本実施形態においては、補強繊維としてのガラスダイレクトロービング１の特性を高めることができる。しかも、式１を満たすことにより、ガラスダイレクトロービング１における密閉性を好適に低くすることができるため、水分の蒸発によるガラスダイレクトロービング１の破裂も生じ難い。

【0034】

以下において、上記式１の詳細を説明する。

【0035】

式１の導出に際し、ガラスストランドの番手、ワインド数、整列本数、回帰数及びガラスダイレクトロービングの高さをそれぞれ異ならせて、実施例１～９のガラスダイレクトロービングを作製した。他方、比較例１及び２のガラスダイレクトロービングも作製した。実施例１～９並びに比較例１及び２における各条件は、表１に示す通りである。

【0036】

【表1】

【0037】

実施例１～９においては、いずれも補強繊維としてのガラスダイレクトロービングの特性は良好であった。他方、比較例１においては、Ｘに対するＹが大きすぎ、ガラスストランド間の隙間が小さすぎたため、第１の端面部又は第２の端面部からの突出が生じ、形状の崩れが生じた。比較例２においては、Ｘに対するＹが比較的小さく、ガラスストランド間の隙間が大きかったため、ガラスダイレクトロービングが柔らかく、形状が崩れ易かった。さらに、ガラスストランドの解舒テンションが不均一となっていた。

【0038】

図４は、ガラスストランドの番手Ｘと、ガラスダイレクトロービングにおける整列本数／高さＹとの関係を示すグラフである。なお、比較例１は、図４に示す範囲よりもＹの値が大きいため、図４には示されていない。

【0039】

図４中の実線は、実施例１～９における番手Ｘ及び整列本数／高さＹから、最小自乗法によって導出した式の関係を示す。なお、該式は、Ｙ＝－０．０６５６Ｘ＋３４５．４である。ここで、実施例１～９、比較例１又は比較例２と上記式とにおいての、同じＸにおけるＹの差をΔＹとする。実施例１～９、比較例１及び比較例２におけるそれぞれのΔＹを表１に示す。実施例１～９におけるΔＹのうち、実施例３におけるΔＹの絶対値が最も大きい。具体的には、実施例３においてはΔＹは－４７であり、絶対値が５０に近い値である。よって、上記式における各Ｘにおいて、Ｙ±５０以内の範囲においても、実施例１～９と同等の特性を得られるといえる。なお、上記式におけるＹに５０を加算した場合及びＹから５０を減算した場合のＸ及びＹの関係を、図４中の破線により示す。具体的には、各破線で示すＸ及びＹの関係は、それぞれ、Ｙ＝－０．０６５６Ｘ＋３４５．４及びＹ＝－０．０６５６Ｘ＋２４５．４により表すことができる。従って、式１の関係を満たすことにより、補強繊維としてのガラスダイレクトロービングの特性を高めることができる。

【0040】

－０．０６５６Ｘ＋２９５．４≦Ｙ≦－０．０６５６Ｘ＋３９５．４…式１

【0041】

（製造方法）
以下において、第１の実施形態に係るガラスダイレクトロービング１の製造方法をより詳細に説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であって、ガラスダイレクトロービング１の製造方法はこれに限定されるものではない。

【0042】

まず、図２に示すように、複数本のガラスフィラメント１２を形成する。より具体的には、ガラス溶融炉内に投入されたガラス原料を溶融して溶融ガラスとする。この溶融ガラスを均質な状態とした後に、ブッシングに付設された耐熱性を有するノズルから溶融ガラスを引き出す。その後、引き出された溶融ガラスを冷却して複数本のガラスフィラメント（モノフィラメント）１２を形成する。なお、ブッシングとしては、例えば、白金製のブッシングを用いることができる。

【0043】

ガラスフィラメント１２の組成は、特に限定されず、例えば、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、ＡＲガラス等が用いられる。これらのなかでも、Ｅガラスは、安価であり、かつ樹脂と複合化した際に複合材の機械的強度をより一層高めることができるため好ましい。また、Ｓガラスは、複合材の機械的強度をさらに一層高めることができるため好ましい。

【0044】

ガラスフィラメント１２の本数は、特に限定されないが、好ましくは８００本以上であり、好ましくは１００００本以下であり、より好ましくは６０００本以下であり、さらに好ましくは４０００本以下である。ガラスフィラメント１２の本数が、上記下限値以上である場合、樹脂と複合化した際に複合材の機械的強度をより一層高めることができる。また、ガラスフィラメント１２の本数が、上記上限値以下である場合、各ガラスフィラメント１２の長さをより一層揃い易くすることができる。

【0045】

ガラスフィラメント１２の繊維径は、好ましくは６μｍ以上であり、好ましくは２４μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以下であり、さらに好ましくは１７μｍ以下である。ガラスフィラメント１２の繊維径が、上記範囲内にある場合、樹脂と複合化した際の複合材の機械的強度をより一層高めることができる。なお、ガラスフィラメント１２の繊維径は、例えば、溶融ガラスの粘度や、巻き取りの際の巻き取り速度等を変更することにより調整することができる。なお、ガラスストランド２の番手は、ガラスフィラメント１２の繊維径、ガラスフィラメント１２の本数、ガラスフィラメント１２の組成により調整可能である。

【0046】

次に、得られた複数本のガラスフィラメント１２の表面に、集束剤を塗布する。集束剤が均等に塗布された状態で、複数本のガラスフィラメント１２を、数百から数千本引き揃え、集束する。複数本のガラスフィラメント１２は、例えば、集束シュー１４により引き揃え、集束することができる。これにより、集束体１５を形成する。

【0047】

集束剤は、例えば、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリ酢酸ビニル及びポリフェニレンスルフィド樹脂の群から選択された１種以上の熱可塑性樹脂、又は、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、エポキシ樹脂及びポリウレタン樹脂の群から選択された１種以上の熱硬化性樹脂を含有していてもよい。集束剤には、潤滑剤、ノニオン系の界面活性剤及び帯電防止剤等の各成分を添加することも可能であり、これらの成分の配合比については、必要に応じて適宜設定すればよい。

【0048】

次に、トラバース１８により集束体１５を軸方向に往復させることにより綾掛けを行いながら、例えばコレット１６を用いて巻き取り、巻回体１７を作製する。集束体１５の巻き取りに際し、例えば、直径１４０ｍｍ～２５０ｍｍのコレット１６を用いることができる。コレット１６の直径は、好ましくは２３０ｍｍ以下、より好ましくは２００ｍｍ以下である。

【0049】

また、巻回体１７における集束体１５の巻き厚みは、好ましくは５０ｍｍ以上、好ましくは８５ｍｍ以下である。巻回体１７における集束体１５の巻き厚みが上記範囲内にある場合、集束体１５の巻き始め部分から巻き終わり部分までより一層均一に加熱乾燥することができる。

【0050】

次に、集束剤を加熱乾燥させ、水分を蒸発させることにより、ガラスフィラメント１２の表面に被膜を形成する。加熱乾燥の方法としては、例えば、熱風乾燥又は誘電乾燥を用いることができる。加熱乾燥は、例えば、１００℃～１５０℃の温度範囲において、１～２４時間行う。これにより、本発明のガラスダイレクトロービング１を得ることができる。

【0051】

巻回体１７における径方向外側に位置する集束剤は、径方向内側に位置する集束剤よりも乾燥し易いため、径方向における外側及び内側において乾燥状態に差異が生じる場合もある。乾燥状態が進んでいる部分では、集束剤の成分は濃縮された状態となり、乾燥状態が比較的進んでいない部分においては、集束剤の成分は相対的に薄い状態となる。このような場合、集束剤の成分が、該成分の濃度が濃い部分から薄い部分に移動するという、マイグレーションが生じるおそれがある。

【0052】

これに対して、巻回体１７における集束体１５の水分率は９％以下であることが好ましく、８％以下であることがより好ましく、７％以下であることがさらに好ましい。これらの場合においては、巻回体１７の径方向における外側及び内側において、集束剤の乾燥状態に差異が生じ難いため、マイグレーションを効果的に抑制することができる。加えて、水分が蒸発した際、ガラスダイレクトロービング１に加わる水蒸気の圧力を小さくすることができ、ガラスダイレクトロービング１の破裂を効果的に抑制することができる。なお、本明細書における水分率は、ＪＩＳ Ｒ ３４２０：２０１３に基づく。

【0053】

なお、巻回体１７における集束剤を加熱乾燥する際、熱風乾燥を用いることが好ましい。この場合、集束体１５の巻き始め部分から巻き終わり部分までより一層均一に加熱乾燥することができる。熱風乾燥であれば、集束剤を一定範囲の温度で保持することがより容易かつ確実であるので好ましい。なお、熱風乾燥以外にも、誘電乾燥であってもよい。

【0054】

上記のようにして製造されたガラスダイレクトロービングは、巻回形状に巻き取られ、その形状でストックし、必要に応じて使用することができる。巻回形状に巻き取られたガラスダイレクトロービングは、防塵や汚れの防止や、繊維表面の保護等の目的のため、有機フィルム材、例えばシュリンク包装やストレッチフィルム等、用途に応じた包装を施して保管することができる。複数段に積層した状態で保管してもよい。

【0055】

（ガラスダイレクトロービング）
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るガラスダイレクトロービングを示す模式的正面図である。ガラスダイレクトロービング２１は、第１の領域２２、第２の領域２３及び第３の領域２４を有する。軸方向において、第１の領域２２は、第２の領域２３及び第３の領域２４により挟まれるように配置されている。第１の領域２２は、ガラスダイレクトロービング２１の高さ方向において、第１の端面部１ａからの高さがガラスダイレクトロービング２１の高さに対して、３５％以上、６５％以下の位置である。第２の領域２３は、ガラスダイレクトロービング２１の高さに対して、第１の端面部１ａから０％以上、３５％未満の位置である。第３の領域２４は、ガラスダイレクトロービング２１の高さに対して、第１の端面部１ａから６５％超、１００％以下の位置である。

【0056】

本実施形態においては、第２の領域２３における外径及び第３の領域２４における外径の平均値が、第１の領域２２における外径の平均９０％以上、１００％未満である。より具体的には、第２の領域２３においては、第１の領域２２側から第１の端面部１ａ側にかけて、外径が徐々に小さくなっている。同様に、第３の領域２４においては、第１の領域２２側から第２の端面部１ｂ側にかけて、外径が徐々に小さくなっている。このように、第１の端面部１ａ側及び第２の端面部１ｂ側において外径が小さいため、ガラスストランド２に軸方向外側に向かう力が加わった場合においても、形状の崩れが生じ難い。

【0057】

さらに、ガラスダイレクトロービング２１においては、軸方向に対するガラスストランド２の傾斜角度が、第２の領域２３及び第３の領域２４と、第１の領域２２とにおいて異なっている。ここで、第１の領域２２における軸方向に対するガラスストランド２の傾斜角度の平均をα、第２の領域２３における軸方向に対するガラスストランド２の傾斜角度の平均をβ、第３の領域２４における軸方向に対するガラスストランド２の傾斜角度の平均をγとする。本実施形態においては、式２を満たす。

【0058】

α＞（β＋γ）／２…式２

【0059】

式２を満たす場合、第１の端面部１ａ側に位置する第２の領域２３における傾斜角度の平均β及び第２の端面部１ｂ側に位置する第３の領域２４における傾斜角度の平均γのうちの少なくとも一方は、第１の領域２２における傾斜角度の平均αよりも小さい。具体的には、第１の端面部１ａ側及び第２の端面部１ｂ側のうちの少なくとも一方において、ガラスストランド２が延びる方向が軸方向に近い。それによって、軸方向外側に向かう力が加わった場合において、変形に対する抵抗を大きくすることができる。従って、形状の崩れを効果的に抑制することができる。なお、傾斜角度の平均β及び傾斜角度の平均γの双方が傾斜角度の平均αより小さいことが好ましい。それによって、形状の崩れがより一層生じ難い。

【0060】

ガラスダイレクトロービング２１の製造に際しては、例えば、巻回体を作製する工程において、集束体の軸方向の移動速度を位置によって異ならせればよい。具体的には、第２の領域２３及び第３の領域２４のうちの少なくとも一方に相当する部分における集束体の軸方向の移動速度を、第１の領域２２に相当する部分における移動速度より高くすればよい。

【符号の説明】

【0061】

１…ガラスダイレクトロービング
１ａ…第１の端面部
１ｂ…第２の端面部
２…ガラスストランド
３…外周部
１２…ガラスフィラメント
１３…集束剤塗布機構
１４…集束シュー
１５…集束体
１６…コレット
１７…巻回体
１８…トラバース
２１…ガラスダイレクトロービング
２２…第１の領域
２３…第２の領域
２４…第３の領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】