JP2003238210A - ガラス繊維用集束剤とそれにより表面処理されてなるガラス繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラスクロスを高速で製織しても毛羽の発生
が少なく、飛走性が良好であり、脱落澱粉の発生を抑制
できるガラス繊維用集束剤とそれにより表面処理されて
なるガラス繊維を提供すること。 【構成】 本発明のガラス繊維集束剤は、澱粉とパラフ
ィンワックスを含有し、前記パラフィンワックスがカチ
オン性界面活性剤とノニオン性高分子界面活性剤を含有
する乳化剤により乳化されてなり、パラフィンワックス
が固形分換算で澱粉１００質量部に対して、５〜７０質
量部含有されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスクロス製造に適
したガラス繊維用集束剤とそれにより表面処理されてな
るガラス繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガラス繊維は溶融ガラスを白金
製のブッシングの底部に設けられた多数のノズルから引
き出すことによって紡糸されたガラスフィラメントの表
面に集束剤が塗布され、数十〜数千本のガラスフィラメ
ントを1本のストランドに束ね、ケーキとして巻き取ら
れる。

【０００３】上記集束剤は、ガラスフィラメントを集束
させるとともに、後工程の撚糸、整径、製織の際にガラ
スフィラメントを保護し、毛羽の発生を防ぐ被膜を形成
するためにガラス繊維に塗布されており、澱粉、潤滑
剤、界面活性剤、カチオン柔軟剤、防腐剤等から構成さ
れている。

【０００４】プリント配線基板用のガラスクロスは、一
般にガラスヤーンをエアージェットルームで製織するこ
とによって作製され、緯糸をエアーによって経糸の間を
通し平織等される。その後、ガラスクロスに付着してい
る有機成分は加熱焼却することにより取り除かれ(加熱
脱油)、熱硬化性樹脂と混合しプリント配線基板用の積
層板が製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ガラスクロス製織時
に、緯糸の飛走性が悪いと、ガラスクロスの端まで到達
できずガラスクロスの緩み不良が発生する。また、ガラ
スクロスの緩み不良を解消するために織機のエアー圧を
上げると、高いエアー圧によってガラス繊維が傷つき毛
羽が発生する。

【０００６】また、ガラスクロス製織時に、ガラス繊維
と織機部材との摩擦が大きくなると毛羽が発生しやすく
なる。織機部材との摩擦を小さくするために集束剤に多
量のパラフィンワックスを添加すると、発生する毛羽は
減少するが、添加したパラフィンワックスが澱粉の被膜
形成を阻害するので、撚糸時や製織時に澱粉被膜が剥が
れやすくなる。剥がれた澱粉被膜(脱落澱粉)は粉となっ
て飛散し、その粉が再びガラス繊維に付着すると、加熱
脱油工程で焼け残り、ヒートクリーニング不良が発生し
やすい。

【０００７】近年、ガラスクロス製織工程の高速化が進
むにつれて、エアー圧の上昇などガラス繊維に加わる負
荷が増大するため、ガラス繊維に対する品質の要求が高
くなってきている。

【０００８】そこで、本発明は、ガラスクロスを高速で
製織しても毛羽の発生が少なく、飛走性が良好であり、
脱落澱粉の発生を抑制できるガラス繊維用集束剤とそれ
により表面処理されてなるガラス繊維を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のガラス繊維集束
剤は、澱粉とパラフィンワックスを含有し、前記パラフ
ィンワックスがカチオン性界面活性剤とノニオン性高分
子界面活性剤を含有する乳化剤により乳化されてなり、
パラフィンワックスが固形分換算で澱粉１００質量部に
対して、５〜７０質量部含有してなることを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】本発明のガラス繊維集束剤は、澱粉とパラフィ
ンワックスを含有し、前記パラフィンワックスが、カチ
オン性界面活性剤とノニオン性高分子界面活性剤を含有
する乳化剤により乳化されてなり、固形分換算で澱粉１
００質量部に対して、５〜７０質量部、好ましくは１０
〜５０質量部含有されるため、それにより表面処理され
たガラス繊維は、毛羽の発生が少なく、飛走性が良好で
あり、脱落澱粉の発生を抑制することが可能である。

【００１１】澱粉１００質量部に対して、パラフィンワ
ックスが固形分換算で５質量部よりも少ないと、ガラス
繊維と織機部材との摩擦が大きくなるため、毛羽が発生
しやすく、また、ガラス繊維の潤滑性と柔軟性が乏しく
なるため、飛走性が悪くなりやすい。一方、７０質量部
よりも多いと、パラフィンワックスによって澱粉の被膜
形成が阻害されるため脱落澱粉が発生しやすい。

【００１２】澱粉は、ガラスフィラメントを保護するた
めの被膜形成剤であり、トウモロコシ、ジャガイモ、サ
ツマイモ、米、タピオカ等を原料とし、低粘化、ヒドロ
キシアルキル化、アセチル化、架橋等の加工が施された
ものが使用できる。

【００１３】パラフィンワックスは、炭素数が２０〜４
０の炭化水素を主成分として含有しており、ガラス繊維
に潤滑性を付与し、毛羽の発生を抑制する目的で添加さ
れ、各種界面活性剤によって乳化され、ガラス繊維に均
一に塗布される。

【００１４】カチオン性界面活性剤は、パラフィンワッ
クスを乳化する以外に、ガラス繊維に潤滑性と柔軟性を
付与するため、ガラスフィラメント間の摩擦が軽減され
毛羽の発生を抑制するとともに飛走性を向上させる働き
を有し、ポリアミン誘導体が使用できる。

【００１５】ノニオン性高分子界面活性剤は、パラフィ
ンワックスを乳化する以外に、被膜形成剤である澱粉と
なじみやすく、澱粉被膜を柔軟にして剥がれにくくする
ため、脱落澱粉の発生を抑制し、澱粉被膜によってガラ
スフィラメントが保護されるため毛羽の発生を抑制する
働きを有し、ポリエチレングリコールやポリプロピレン
グリコールのようなポリアルキレングリコールが使用で
きる。

【００１６】パラフィンワックスを乳化し、安定して乳
化状態を保持させる目的でエーテル系界面活性剤を用い
てもよい。エーテル系界面活性剤は、炭素数が１３〜３
０のアルキルアルコールまたはアルキルカルボン酸とポ
リエチレングリコールの縮合物であり、エーテル系界面
活性剤は質量平均分子量が５００〜４０００である。

【００１７】また、パラフィンワックス１００質量部に
対して、カチオン性界面活性剤が２〜５０質量部、ノニ
オン性高分子界面活性剤が２〜５０質量部含有されると
好ましい。パラフィンワックス１００質量部に対してカ
チオン性界面活性剤が２質量部よりも少ないとガラス繊
維の柔軟性が乏しくなるため、飛走性が悪く、５０質量
部よりも多いとガラス繊維の結束性が低下し毛羽立ちや
すい。一方、パラフィンワックス１００質量部に対して
ノニオン性高分子界面活性剤が２質量部よりも少ないと
ガラス繊維を保護する澱粉被膜がもろくなるため脱落澱
粉が発生しやすく、５０質量部よりも多いと被膜が硬く
なりすぎ、柔軟性に乏しくなるため飛走性が悪くなりや
すい。

【００１８】また、ノニオン性高分子界面活性剤は、質
量平均分子量が８０００〜５００００であると好まし
い。質量平均分子量が８０００よりも小さいと、澱粉と
のなじみが悪く、柔軟性を有する澱粉被膜が形成でき
ず、脱落澱粉が発生しやすくなる。一方、５００００よ
りも大きいと、被膜が硬くなりすぎ、柔軟性に乏しくな
るため飛走性が悪くなりやすい。

【００１９】本発明のガラス繊維用集束剤は、上記した
成分以外にもカチオン柔軟剤、潤滑剤、防腐剤等を含め
ることができる。

【００２０】カチオン柔軟剤は、ガラス繊維を柔軟に
し、ストランドを構成するガラスフィラメント間の摩擦
を軽減するものであり、テトラエチレンペンタミンとス
テアリン酸の縮合物であるイミダゾリンカチオン柔軟剤
が含まれる。

【００２１】潤滑剤は、摩擦を低減させガラス繊維を保
護するためのものであり、上記のパラフィンワックスや
水素添加した植物油の硬化油を各種界面活性剤で乳化し
た乳化液が使用可能である。

【００２２】防腐剤は、ガラス繊維用集束剤からカビが
発生することを防止する目的で添加され、有機イオウハ
ロゲン系化合物等が使用可能である。

【００２３】本発明におけるガラス繊維に対する集束剤
の付着量は、０．１〜３．０質量％、好ましくは０．３
〜２．０質量％である。付着量が０．１質量％より少な
いとガラスフィラメントを保護する被膜が薄くなり、上
記の効果が得にくいため毛羽が発生しやすく、３．０質
量％よりも多いと被膜が厚くなりすぎて、もろくなるた
め脱落澱粉が発生しやすい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明のガラス繊維用集束剤およびガ
ラス繊維を実施例と比較例に基づいて詳細に説明する。

【００２５】表1は、実施例および比較例の毛羽、飛走性
および脱落澱粉の評価結果を示し、図1は金属摩擦体を
用いた毛羽評価方法を示す説明図である。

【００２６】

【表１】

【００２７】[実施例１]まず、ヒドロキシアルキルエー
テル化澱粉を１０倍量の水に分散させてから昇温し、糊
化した後、６０℃まで冷却することによって澱粉糊液を
作製した。

【００２８】次いで、植物油と植物油の乳化剤を含む潤
滑剤およびテトラエチレンペンタミンとステアリン酸の
縮合物であるイミダゾリンカチオン柔軟剤を１０倍量の
６０℃の熱水で溶解させたＡ液を作成した。また、防腐
剤を１０倍量の６０℃の熱水で希釈したＢ液を作製し
た。さらに、カチオン性界面活性剤、ノニオン性高分子
界面活性剤およびエーテル系界面活性剤により乳化され
たパラフィンワックスを含むワックス乳化液を１０倍量
の６０℃の熱水で希釈したＣ液を作製した。

【００２９】上記澱粉糊液に、Ａ液、Ｂ液およびＣ液を
攪拌しながら順次加え、固形分量が５質量％となるよう
に６０℃の熱水を加え集束剤とした。

【００３０】集束剤中の各成分の含有比率は、固形分換
算で、ヒドロキシアルキルエーテル化澱粉１００質量部
に対して、植物油が１５質量部、植物油の乳化剤が１質
量部、イミダゾリンカチオン柔軟剤が５質量部、防腐剤
が１質量部、パラフィンワックスが５０質量部となるよ
うに調製した。また、ワックス乳化液中の各成分の含有
比率は、パラフィンワックス１００質量部に対して、カ
チオン性界面活性剤が１０質量部、ノニオン性高分子界
面活性剤が１３質量部、エーテル系界面活性剤が１４質
量部となるように調製した。

【００３１】尚、パラフィンワックスは、主成分として
炭素数が２７の炭化水素を含有し、カチオン性界面活性
剤は、炭素数が１６〜１８の脂肪酸とポリアミンの縮合
物の酢酸塩であり、分子量が３０００〜４０００であ
る。ノニオン性高分子界面活性剤は、ポリプロピレング
リコールとポリエチレングリコールが４対１の割合で縮
合し、質量平均分子量が１００００である。エーテル系
界面活性剤は、炭素数が１８のアルコールとポリエチレ
ングリコールの縮合物であり、分子量が１０００程度で
ある。

【００３２】このようにして調製した集束剤を直径７μ
ｍのＥガラスのガラスフィラメント２００本に塗布して
集束したストランドを紙管に巻き取りケーキとした後、
ケーキからストランドを解舒し、撚糸（１Ｚ）を行い、
ガラスヤーンを作製しガラスヤーンボビンに巻き取っ
た。ガラス繊維に対する集束剤の付着量は、１．０質量
％であった。

【００３３】[実施例２]固形分換算で澱粉１００質量部
に対して、パラフィンワックスを１０質量部含有するワ
ックス乳化液を添加した以外は、全て実施例１と同様の
方法でガラスヤーンを作製した。

【００３４】[比較例１]固形分換算で澱粉１００質量部
に対して、パラフィンワックスを３質量部含有するワッ
クス乳化液を添加した以外は、全て実施例１と同様の方
法でガラスヤーンを作製した。

【００３５】[比較例２]ワックス乳化液のかわりに、エ
ーテル系界面活性剤により乳化されたパラフィンワック
スを含む乳化液を用いた以外は、実施例１と同様の方法
でガラスヤーンを作製した。尚、この乳化液は、パラフ
ィンワックス１００質量部に対して、エーテル系界面活
性剤を４３質量部含有する。

【００３６】[比較例３]ワックス乳化液のかわりに、カ
チオン性界面活性剤とエーテル系界面活性剤により乳化
されたパラフィンワックスを含む乳化液を用いた以外
は、実施例１と同様の方法でガラスヤーンを作製した。
尚、この乳化液は、パラフィンワックス１００質量部に
対して、カチオン性界面活性剤を１０質量部、エーテル
系界面活性剤を１４質量部含有する。

【００３７】[比較例４]ワックス乳化液のかわりに、ノ
ニオン性高分子界面活性剤とエーテル系界面活性剤によ
り乳化されたパラフィンワックスを含む乳化液を用いた
以外は、実施例１と同様の方法でガラスヤーンを作製し
た。尚、この乳化液は、パラフィンワックス１００質量
部に対して、ノニオン性高分子界面活性剤を１２質量
部、エーテル系界面活性剤を１０質量部含有する。

【００３８】このようにして得られた実施例および、比
較例のガラスヤーンについて次のような方法で毛羽、飛
走性、脱落澱粉を評価した。

【００３９】毛羽は、図１に示すようにガラスヤーンボ
ビン１から解舒されたガラスヤーン２を巻き取りボビン
３に巻き取り、毎分３００ｍで７５００ｍのガラスヤー
ン２を５本の金属摩擦体４上を走行させたときに発生し
た毛羽量、高速エアージェット式織機（津田駒工業株式
会社製ＺＡタイプ）で製織したときのガラスクロス上に
発生した毛羽量およびガラスヤーン１の光学式毛羽検知
器により検知した毛羽量から毛羽量の多い順に１から５
の５段階で評価した。

【００４０】飛走性は、ガラスヤーンを高速エアージェ
ット式織機で製織した際の、ガラスヤーンの到達タイミ
ングによって評価し、到達タイミングが遅いものほど飛
走性が悪いことを示し、到達タイミングが遅い順に１か
ら５の５段階で評価した。

【００４１】脱落澱粉は、高速エアージェット織機のヤ
ーン糸打ち出しノズル付近に脱落する澱粉を目視で観察
し、脱落澱粉の多い順に１から５の５段階で評価した。
尚、評価が４以上であると、使用する上で特に問題な
い。

【００４２】表１から明らかなように実施例１、２は、
カチオン性界面活性剤およびノニオン性高分子界面活性
剤を含有する乳化剤により乳化されたパラフィンワック
スと、澱粉との含有比率が適切であるため、毛羽、飛走
性、脱落澱粉のいずれの項目においても良好な結果であ
った。

【００４３】一方、比較例１は、澱粉に対するカチオン
性界面活性剤およびノニオン性高分子界面活性剤を含有
する乳化剤により乳化されたパラフィンワックスの含有
比率が低いため、毛羽、飛走性、脱落澱粉のいずれの評
価も悪かった。

【００４４】比較例２は、カチオン性界面活性剤および
ノニオン性高分子界面活性剤を含有せず、エーテル系界
面活性剤のみで乳化されたパラフィンワックスを含む乳
化液を使用しているため、毛羽、飛走性、脱落澱粉のい
ずれの評価も悪かった。

【００４５】比較例３は、ノニオン性高分子界面活性剤
を含有せず、カチオン性界面活性剤とエーテル系界面活
性剤により乳化されたパラフィンワックスを含む乳化液
を使用しているため、脱落澱粉の評価が悪く、また、比
較例４は、カチオン性界面活性剤を含有せず、エーテル
系界面活性剤とノニオン性高分子界面活性剤により乳化
されたパラフィンワックスを含む乳化液を使用している
ため、飛走性の評価が悪かった。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明のガラス繊維用集束
剤によって表面処理されてなるガラス繊維は、毛羽の発
生が少なく、飛走性が良好であり、また、脱落澱粉の発
生が抑制でき、高い歩留まりで、高い品質のガラスクロ
スが製造できるためプリント配線基板用途に好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属摩擦体を用いた毛羽評価方法を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ ガラスヤーンボビン ２ ガラスヤーン ３ 巻き取りボビン ４ 金属摩擦体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 澱粉とパラフィンワックスを含有し、前
   記パラフィンワックスが、カチオン性界面活性剤および
   ノニオン性高分子界面活性剤を含有する乳化剤により乳
   化されてなり、固形分換算で澱粉１００質量部に対し
   て、５〜７０質量部含有してなることを特徴とするガラ
   ス繊維用集束剤。
2. 【請求項２】 固形分換算でパラフィンワックス１００
   質量部に対して、カチオン性界面活性剤を２〜５０質量
   部、ノニオン性高分子界面活性剤を２〜５０質量部含有
   してなることを特徴とする請求項１記載のガラス繊維用
   集束剤。
3. 【請求項３】 ノニオン性高分子界面活性剤の質量平均
   分子量が８０００〜５００００であることを特徴とする
   請求項１または２記載のガラス繊維用集束剤。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のガラス
   繊維用集束剤により表面処理されてなることを特徴とす
   るガラス繊維。