JP2009504939A - 向上した高温高湿引張強度を有する、湿潤形成されたマット - Google Patents

Abstract

向上した高温高湿引張強度を有する、ルーフィング用途において用いられる湿式チョップドストランドガラスマットが提供される。上記チョップドストランドマットは、湿式マット形成プロセス時において、少なくとも１種のカップリング剤を上記チョップドストランドマットに塗布するか又は含有されることにより、形成される。上記カップリング剤は、バインダ及び少なくとも１種のカップリング剤を含む二液型バインダ組成物の一部として、上記チョップドストランドマットへと付加され得る。あるいは、上記カップリング剤を上記バインダから独立して上記チョップドストランドマットに直接付加してもよい。さらなる代替例として、上記カップリング剤（単数又は複数）を上記湿式マット形成プロセスにおいて上記白水に付加し、上記ガラス繊維を介して上記形成されたガラスマット中に含ませてもよい。上記バインダは、変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、非変性尿素ホルムアルデヒドバインダ及び／又はホルムアルデヒドフリーバインダであり得る。上記カップリング剤（単数又は複数）は、シランカップリング剤及び／又は反応性シロキサンであり得る。
【選択図】なし

Description

本発明は、主にルーフィング用途において用いられるチョップドストランドマットに関し、より詳細には、向上した高温高湿引張強度を有するチョップドストランドガラスマットに関する。

ガラス繊維は、大気条件の変化に反応して収縮又は伸長しないので、複合建材産業において強化材として一般的に用いられている。ルーフィング材料（例えば、シングル屋根板、ロール状屋根材及び市販ルーフィング）は典型的には、ガラス繊維マットと、繊維性マット上のアスファルトコーティングと、アスファルトコーティング中に埋設された顆粒の表面層とで構成される。

ルーフィング材料としての使用に適したチョップドストランドマットを形成するには、先ず、ブッシング又はオリフィスから溶融ガラス材料の流れ引き延ばすことによりガラス繊維が形成される。この溶融ガラスは、フィラメント収集物を収集してパッケージ状にする巻き取り機、又は収集され、切断される前に、繊維を引っ張るローラによって引き延ばされてもよい。水性サイジング組成物が典型的にはブッシングから引き出された後に繊維に付与され、これにより、後続処理時において繊維を破損から保護し、フィラメント間摩耗を防ぎ、強化対象のマトリックス樹脂と繊維との間の適合性を向上させる。上記繊維をサイジング組成物で処理した後、上記繊維は、その湿潤状態において湿潤用チョップドストランドガラス（ＷＵＣＳ）としてパッケージされ得る。

その後、湿潤用チョップド繊維を界面活性剤、粘度調整剤、分散剤及び／又は他の化学剤を含む水スラリー中に分散及び攪拌させて、繊維を分散させる。その後、この分散状繊維を含むスラリーを、移動スクリーン上へ堆積させて、そこで水分の大部分を除去する。その後、高分子ポリマーバインダを付与し、その結果得られたマットを加熱して、残りの水分を除去し、上記バインダを硬化させる。典型的には、尿素ホルムアルデヒドバインダが低コストであるために用いられている。次に、マットの片側又は両側にアスファルトを噴霧するか又はマットを溶融アスファルト槽中に通過させてマットの両側にアスファルト層を配置することにより、アスファルトをマットに付与する。アスファルトコーティングされたマット上に顆粒保護コーティングを付与してもよい。アスファルト顆粒コーティングされたマットは、シングル屋根板などの多様なルーフィング材料の形成に用いることができる。

引裂強度、乾燥引張強度及び湿潤引張強度などの特性は、チョップドストランドガラスマットのルーフィング用途における有用性判定のために測定される。ルーフィングマットにおいて特に重要な特性として、高温高湿引張強度の保持がある。高温高湿強度が分かれば、ルーフィングマットの耐久性を見積もることが可能になる。しかし、ルーフィングマット形成に用いられている従来のバインダのうちいくつか（例えば、尿素ホルムアルデヒド樹脂）の場合、ルーフィングマットが使用される外的環境において見受けられる湿潤状態下において、劣化しがちである。尿素ホルムアルデヒドバインダの改質（例えば、ラテックス改質剤の使用による）により、非変性尿素ホルムアルデヒド樹脂と比較して引裂強度及び高温引張強度が増加することが分かっている。引張特性及び引裂強度などのマット特性を向上させるためのバインダ改質の他の例について、以下に説明する。

Ｗｅｒｔｚらに付与された特許文献１において、熱硬化性尿素ホルムアルデヒド樹脂及び添加剤を含む水性繊維マット接着バインダ組成物についての開示がある。前記添加剤は、（１）スチレンアクリル酸又はアクリル酸スチレン、（２）スチレン、無水マレイン酸及びアクリル酸又はアクリレートの付加化合物、あるいは（３）スチレンアクリル酸又はスチレンアクリレート共重合体及びスチレン無水マレイン酸共重合体の物理的混合物のいずれかである。前記バインダは、高温引張強度引張保持を示すガラス繊維マットの形成において、用いることができる。

Ｄｏｐｉｃｏらに付与された特許文献２において、環状尿素プレポリマー及びメタ重亜硫酸ナトリウムで変性されたメラミン−尿素ホルムアルデヒド樹脂についての開示がある。同文献において、変性メラミン尿素ホルムアルデヒド樹脂で形成されたガラスマットは、尿素ホルムアルデヒド樹脂と比較して、向上した高温高湿引張強度保持と、優れた耐湿性とを有する点が断言されている。

Ｃｈａｎらに付与された特許文献３において、水溶性非イオンアミンオキシドで変性された尿素ホルムアルデヒド樹脂で形成されたバインダ組成物についての記載がある。必要に応じて、上記尿素ホルムアルデヒド樹脂は、平均分子量が１００，０００〜２，０００，０００のアニオン性アクリルラテックス及び／又は水溶性ポリマーで更に変性させてもよい。上記変性した尿素ホルムアルデヒド樹脂で形成されたガラスマットの引張強度は、優れた引裂強度及び向上した引張強度を持つ点について断言されている。

Ｃｈａｎｇらに付与された特許文献４及び特許文献５において、水溶性スチレン無水マレイン酸共重合体（ＳＭＡ）で変性された尿素ホルムアルデヒド樹脂を含む水性バインダ組成物についての記載がある。上記バインダ組成物は、シングル屋根板及び複合床張り材の製造において基板として使用可能な繊維マットの作製において用いられる。上記バインダ組成物を用いて作製されたガラス繊維マットは、向上した湿潤引張強度、湿潤マット強度、乾燥引張強度及び引裂強度を示す点が断言されている。

Ｓｗａｒｔｚらに付与された特許文献６において、ルーフィング製品において優れた引裂強度を生成する不織繊維マットの作製方法についての開示がある。これらのマットは、湿式プロセスによって形成される。湿式プロセスにおいて、付加されたバインダは、水性尿素ホルムアルデヒド樹脂及びビニルアクリル又はポリ酢酸ビニルの自己架橋型共重合体を含む。

Ｍｉｒｏｕｓに付与された特許文献７、特許文献８及び特許文献９において、不水溶性アニオン性リン酸エステルで変性された尿素ホルムアルデヒド樹脂についての記載がある。バインダとしての上記変性尿素ホルムアルデヒド樹脂及びヒドロキシエチルセルロース含有白水ガラススラリーを用いて形成されたガラス繊維マットは、高い引裂強度を示す点が断言されている。

Ｊａｃｋｅｙらに付与された特許文献１０において、サイズ決めされたガラス繊維マットの湿潤引張強度を向上させる方法についての開示がある。この方法では、尿素ホルムアルデヒド樹脂と、高溶解性でありかつ上記サイズ決めされたガラス繊維の表面の湿潤が可能な０．０１〜５重量％の界面活性剤とを含むバインダ組成物を付与する。上記界面活性剤は好適には、ドデシルベンゼンスルホン酸塩などのイオン界面活性剤である。

Ｓｈｏｅｍａｋｅらに付与された特許文献１１において、ガラス繊維マット形成におけるバインダとして有用な結合強化量のタンパク質で変性された熱硬化性尿素ホルムアルデヒド樹脂についての記載がある。好適には、上記タンパク質は植物タンパク質であり、より好適には大豆タンパク質である。これらのガラスマットは、合成添加剤で変性された尿素ホルムアルデヒド樹脂バインダに実質的に匹敵する湿潤引張強度、引裂強度及び乾燥引張強度を示す点が断言されている。

これら上記の開示にもかかわらず、当該分野において、マット引張特性及び／又は引裂強度特性が更に向上した新規な繊維マット用バインダ組成物が未だ必要とされている。
米国特許第６，６４２，２９９号 米国特許第６，５６６，４５９号 米国特許第６，３８４，１１６号 米国特許第５，９１４，３６５号 米国特許第６，０８４，０２１号 米国特許第５，８５１，９３３号 米国特許第５，４４５，８７８号 米国特許第５，５１８，５８６号 米国特許第５，６５６，３６６号 米国特許第４，４３０，１５８号 米国特許公開番号第２００５／００７０１８６

本発明の目的は、バインダプレミックス及び少なくとも１種のカップリング剤で形成された二液型バインダ組成物を提供することである。上記バインダプレミックスを形成するバインダの選択は特に限定されず、変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、非変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、ホルムアルデヒドフリーバインダ及びその組み合わせを含み得る。加えて、上記バインダは、バインダが変性剤とプレミックスされ、一成分系としてパッケージされる「一液型パッケージ」、又はバインダ及び変性剤がプレミックスされていない「二液型パッケージ」としても形成され得る。好適な実施形態において、上記バインダは、スチレンブタジエンゴムラテックス改質剤で変性された標準的尿素ホルムアルデヒドバインダである。上記新規なバインダ組成物において用いられるカップリング剤の適切な例として、シランカップリング剤及び反応性シロキサンがある。好適な実施形態において、上記カップリング剤は、アミノシランカップリング剤である。上記バインダ組成物に弱有機酸を付加して、上記シランカップリング剤を加水分解してもよい。

本発明の別の目的は、向上した高温高湿引張強度を有する、ルーフィング用途のためのチョップドストランドマットを提供することである。上記チョップドストランドは、二液型バインダ組成物によってシート形状に共に保持された複数のガラス繊維で形成してもよい。上記チョップドストランドガラスマット形成に用いられるガラス繊維は、任意の種類のガラス繊維（例えば、Ａ型ガラス繊維、Ｃ型ガラス繊維、Ｅ型ガラス繊維、Ｓ型ガラス繊維、Ｅ−ＣＲ型ガラス繊維（例えば、Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されているＡｄｖａｎｔｅｘ（登録商標）ガラス繊維）、グラスウール繊維又はその組み合わせ）でよい。必要に応じて、上記ガラス繊維に加えて、他の強化繊維（例えば、鉱物繊維、炭素繊維、セラミック繊維、天然繊維及び／又は合成繊維）を上記チョップドストランドマットを中に存在させてもよい。上記バインダは好適には上述した二液型バインダ組成物である。

本発明のさらなる目的は、チョップドストランドガラスマットの作製方法を提供することである。上記チョップドストランドガラスマットは、（湿式マット処理ラインにおいて上記バインダを介してカップリング剤を上記チョップドストランドマットに付加することで）向上した高温高湿引張強度を持つ。多様な界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤及び／又は他の化学剤を含む白水にチョップドガラス繊維を付加及び攪拌して、ガラス繊維スラリーを形成する。上記スラリーを移動形成ワイヤ又は小孔コンベヤ上に堆積させて、かみ合い繊維のウェブを形成する。真空系などにより水分を除去し、少なくとも１種のカップリング剤を含むバインダを繊維ウェブに塗布する。上記バインダでコーティングされたウェブを乾燥室中で通過させて、上記ウェブ中に残留する全水分を除去し、上記バインダを硬化させ、上記チョップドストランドガラスマットを形成する。上記バインダは好適には上述した二液型バインダ組成物である。

本発明の更に別の目的は、チョップドストランドガラスマットの作製方法を提供することである。上記チョップドストランドガラスマットは、（湿式マット処理ラインでの上記チョップドストランドマットの形成時において、カップリング剤（又は複数のカップリング剤）を上記チョップド繊維ウェブに個別に付加することで）向上した高温高湿引張強度を有する。多様な界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤及び／又は他の化学剤を含む白水にチョップドガラス繊維を付加及び攪拌して、ガラス繊維スラリーを形成する。上記スラリーを移動形成ワイヤ又は小孔コンベヤ上に堆積させて、かみ合い繊維のウェブを形成する。従来の真空系又は空気吸入系により、上記ウェブから水分を除去する。バインダアプリケータによりバインダを上記ウェブに塗布する。使用するバインダは特に限定されず、当業者に公知の任意の従来の一液型又は二液型バインダ組成物でよい。また、上記バインダ塗布の前後いずれかにおいて、上記ウェブ表面にカップリング剤を付与する。上記ウェブを上記乾燥室中に送る前であれば、上記カップリング剤は、上記ウェブの任意の位置に付加してよい。適切なカップリング剤は、シランカップリング剤及び反応性シロキサンを含む。好適には、上記カップリング剤は１種以上のアミノシランを含む。上記バインダ及びカップリング剤の上記ウェブ上への付与を行った後、上記ウェブを乾燥室に通過させて、全残留水分を除去し、上記バインダ組成物を硬化させる。

本発明の別の目的は、（湿式チョップドストランドマット処理ラインでカップリング剤を上記白水に付加することで）向上した高温高湿引張強度を有するチョップドストランドマットの形成方法を提供することである。適切なカップリング剤は、シランカップリング剤及び反応性シロキサンを含む。好適には、上記カップリング剤は、１種以上のアミノシランである。ガラス繊維を、上記カップリング剤（単数又は複数）及び任意の従来から用いられている界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤及び／又は他の適切な化学剤を含む上記白水に堆積させて、ガラススラリーを形成する。上記スラリーを小孔コンベヤ又は金網上に堆積させ、真空系などにより、水分の大部分を除去する。バインダを上記繊維ウェブ上に付与し、上記ウェブを乾燥室に搬送する。上記乾燥室において残留水分を除去し、上記バインダを硬化させる。上記バインダは、当業者に公知の任意の従来のバインダでよい。

本発明の利点として、本明細書において開示されているような本発明の任意の実施形態に従って形成されたチョップドストランドマットが、カップリング剤を含むか又は含まないサイズ組成物で処理された繊維と共に形成できる点がある。その結果、本発明のチョップドストランドガラスマットの形成において、実質的に任意のガラス繊維を利用することができる。

本発明の別の利点として、本発明の二液型バインダ組成物が、プロセスパラメータの変更又は既存の湿式マット処理ライン上の機材の改変の必要無く、チョップドストランドマット形成プロセスにおいて利用可能である点がある。

本発明の更に別の利点として、湿式マット形成プロセス時において上記チョップドストランドマットに少なくとも１種のカップリング剤を塗布又は含有させることで、上記チョップドストランドマットの上記高温高湿引張強度を向上することが可能である点がある。

本発明のさらなる利点として、上記湿式プロセス時においてカップリング剤又は薬剤を上記チョップドストランドマット中に含有させることで、形成された屋根板の乾燥引張強度が向上する点がある。その結果、許可製造業者らは、自身の屋根板製造ラインをより高速に操業させることができ、その際、屋根板の破断又は「崩壊」頻度が低下し、生産性は向上する。

本発明は、上記及び他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明を読めば、以下からより完全に明らかとなる。しかし、これらの図面は例示目的のためのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではないことが明示的に理解される。

本発明の利点は、以下の本発明の詳細な開示内容を特に添付図面と共に読めば明らかである。

他に明記無き限り、本明細書において用いられる全ての技術用語及び科学用語は全て、本発明が属する分野の当業者の一員が通常理解する意味と同一の意味を有する。本明細書において記載のものと類似する任意の方法及び材料を本発明の実施又は試験において使用することは可能であるが、好適な方法及び材料について、本明細書において説明する。本明細書において引用した参考文献（公開文献又は対応する米国特許出願又は外国特許出願、発行済の米国特許又は外国特許、あるいは他の任意の参考文献を含む）を全て、その全体（当該引用文献中に記載の全てのデータ、表、図及び文章を含む）を参考のためそれぞれ援用する。

図面中、線、層及び領域の厚さを明瞭さのため誇張している場合がある。図面中、同様の参照符号は、同様の構成要素を指す点に留意されたい。特定要素が別の要素上の「上に」あるものとして言及した場合、当該要素が他方の要素上に直接配置される場合も両者間に介在要素が存在する場合も含まれることが理解される。また、「ウェブ」及び「マット」という用語は、本明細書において同意に用いられ得ることも理解される。

本発明は、向上した高温高湿引張強度を有する、ルーフィング用途の不織湿式チョップドストランドガラスマットに関する。本発明は、湿式マット形成プロセス時においてチョップドストランドマット上に少なくとも１種のカップリング剤を塗布するか又は含有させることにより、上記チョップドストランドマットにおける向上した高温高湿引張強度が得られるという、知見に少なくとも部分的に基づくものである。従来の、上記ガラス繊維の形成時において、上記ガラス繊維に付与されたサイジング配合にカップリング剤が付加される。

上記チョップドストランドガラスマット形成に用いられるガラス繊維は、任意の種類のガラス繊維（例えば、Ａ型ガラス繊維、Ｃ型ガラス繊維、Ｅ型ガラス繊維、Ｓ型ガラス繊維、Ｅ−ＣＲ型ガラス繊維（例えば、Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されているＡｄｖａｎｔｅｘ（登録商標）ガラス繊維）、グラスウール繊維又はその組み合わせでよい。少なくとも１つの好適な実施形態において、上記ガラス繊維は湿潤用チョップドストランドガラス繊維（ＷＵＣＳ）である。湿潤用チョップドストランドガラス繊維は、当該分野において公知の従来のプロセスにより、形成され得る。上記湿潤用チョップドストランドガラス繊維の含水量は５〜３０％が望ましく、より望ましくは５〜１５％がよい。

上記チョップドストランドガラスマットにおける他の強化繊維（例えば、鉱物繊維、炭素繊維、セラミック繊維、天然繊維及び／又は合成繊維（例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン及び／又はポリプロピレン繊維））の使用も、本発明の範囲内とみなされる。本明細書において用いられるような「天然繊維」という用語は、植物の任意部分（例えば、茎、種子、葉、根又は靱皮（ただし、これらに限定されない））から抽出された植物繊維を意味する。本明細書において用いられるような「合成繊維」という用語は、適切な強化特性を有する任意の人工繊維を意味する。しかし、上記チョップドストランドマット中の繊維すべてがガラス繊維であると好適である。

上記ガラス繊維は、当業者に公知の従来の方法により、形成可能である。例えば、上記ガラス繊維は、ブッシング又はオリフィスから溶融ガラス材料の流れを引き延ばすことにより形成される。引き延ばされたガラス繊維の直径は約５〜３０ミクロンであり、好適には１０〜２０ミクロンである。上記ガラス繊維を上記ブッシングから引き抜いた後、水性サイジング組成物を上記繊維に付与する。上記サイジングは、従来の方法（例えば、塗布ローラの使用又は上記サイジングの上記繊維上への直接噴霧）により、塗布することができる。上記サイズは、後続処理時において上記ガラス繊維を破損から保護し、フィラメント間摩耗の遅延を支援し、ガラス繊維のストランドの完全性（例えば、ストランドを形成するガラスフィラメントの相互接続）を保証する。

上記ガラス繊維に付与されるサイズ組成物は典型的には、１つ以上の膜形成剤を含む（例えば、ポリビニルアルコール塗膜形成要素、セルロース塗膜形成要素、ポリウレタン塗膜形成要素、ポリエステル塗膜形成要素及び／又はエポキシ樹脂塗膜形成要素）、少なくとも１つの潤滑剤、ならびに少なくとも１つのシランカップリング剤（例えば、アミノシラン又はメタクリロキシシランカップリング剤）。上記カップリング剤は、上記ガラス繊維と化学的に相互作用して、上記ガラス繊維をバインダ又はポリマーマトリックスと結合させる。必要な場合、弱酸（例えば、酢酸、ホウ酸、メタホウ酸、コハク酸、クエン酸、ギ酸、及び／又はポリアクリル酸）を上記サイズ組成物に付加して、上記シランカップリング剤の加水分解を支援してもよい。上記サイズ組成物は、乾燥繊維上でおよそ０．０５〜２．０％の強熱減量（ＬＯＩ）でガラス繊維に付与され得る。ＬＯＩは、上記繊維から有機サイズを燃焼又は熱分解させるのに十分な温度までガラス繊維表面を加熱した後に当該ガラス繊維表面上に残留している有機固体物の百分率として、定義され得る。

上記サイズ組成物中にカップリング剤を含有させるためには、上記サイズ決めされた繊維を所定の期間熟成させて、上記カップリング剤を上記繊維と反応させ、これにより、以下に詳細に説明するような湿式マット形成プロセスの白水スラリー中の繊維から上記カップリング剤が洗い流されないようにすることが必要である。繊維形成時においてガラス繊維に付与されたサイジング組成物からカップリング剤を除去し、マット形成ラインのチョップドストランドマットにカップリング剤又は薬剤を付与又は含ませることにより、チョップドストランドマットの形成前にガラス繊維を熟成させる必要を低減又は排除することができると仮定する。サイズ組成物においてカップリング剤を排除することで、向上した安定性及びより長期の貯蔵寿命を有する繊維が得られると考えられる。加えて、カップリング剤を含まないサイズでサイズ決めされた繊維は、湿式プロセスにおいて迅速に（例えば、ガラス形成ラインから直接）利用可能であり、その結果、チョップドストランドマット及びシングル屋根板の合計製造時間が低減することも考えられる。

更に、サイジング組成物からカップリング剤を除去することにより、カップリング剤と、サイズ組成物中の他の化学薬品（例えば、潤滑剤及び分散剤）との間の化学的相互作用に起因する悪影響が無くなり、上記サイズ中の残留化学薬品の効率が増加すると仮定する。詳細には、上記サイズ組成物物中の潤滑剤との反応はほとんどゼロであるため、製品分散性能が向上すると考えられる。

従来のサイズ組成物において、上記カップリング剤は上記ガラス繊維と反応する。時々、上記カップリング剤は高反応性（例えば、ＧＥ ＳｉｌｉｃｏｎｅｓからのアミノシランＡ−１１００）であり、１つ以上のガラス繊維と同時反応する。このガラス繊維間の相互反応により、ガラス繊維の「クランピング」又は相互接続が発生し得る。サイズ組成物からカップリング剤を除去することにより、ガラス繊維と反応してこのような望ましくない「クランピング」を発生させる上記サイズ組成物中に残留する活性薬剤は存在しない。従って、上記サイズ中のカップリング剤に起因した問題（即ち、カップリング剤によるガラス繊維の相互接続）が、本発明によって無くなる。

上記繊維を上記サイジング組成物で処理した後、上記繊維は、その湿潤状態において湿潤用チョップドストランドガラス（ＷＵＣＳ）として切断及びパッケージされ得、下記に説明するような湿式チョップドストランドマットに処理され得る。本明細書において開示されるような本発明の任意の実施形態に従って形成されたチョップドストランドマットは、カップリング剤を含むか又は含まないサイズ組成物で処理された繊維で形成され得ることが理解される。これは、従来の湿式プロセスとは異なり、実質的に任意のガラス繊維を本発明のチョップドストランドガラスマットの形成において用いることができるという有利な特徴である。上記チョップドガラス繊維の長さは０．５〜２．０インチであり得、好適には、上記チョップドガラス繊維の長さは１〜１．５インチである。

本発明の一実施形態において、上記カップリング剤（又は薬剤）が、二液型バインダ組成物の一部としてチョップドストランドマットに付加される。詳細には、上記チョップドストランドマットは、バインダプレミックス及びカップリング剤を含む二液型バインダ組成物又は２つ以上のカップリング剤を含むカップリング剤パッケージにより、シート形状において共に保持されている複数のガラス繊維で形成される。

新規な二液型バインダ組成物を用いたチョップドストランドマットを形成する例示的プロセスを図１に示す。チョップドガラス繊維１０は、貯蔵容器１４により搬送装置（例えば、コンベヤ１２）へと提供され得、混合タンク１６へと搬送され得る。混合タンク１６において、多様な界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤及び／又は他の化学剤が攪拌され、これにより、上記繊維が分散し、チョップドガラス繊維スラリー（図示せず）が形成される。上記ガラス繊維スラリーは、ヘッドボックス１８へと転送され得る。ヘッドボックス１８において、上記スラリーを搬送装置（例えば、移動スクリーン又は小孔コンベヤ２０）上に堆積させて、水分の実質的部分が上記スラリーから除去され、これにより、かみ合い繊維２２の繊維性ウェブ（マット）が形成される。水分は、従来の真空系又は空気吸入系（図示せず）により、上記ウェブ（マット）２２から除去され得る。その後、本発明による二液型バインダ組成物２４は、バインダアプリケータ２６により上記ウェブへと付与される。その後、上記バインダコーティングされたウェブ２８を乾燥室３０に通過させて、全残留水分を除去し、バインダ組成物２４を硬化させる。硬化したバインダ２４により、ガラスマット３２の完全性が得られる。乾燥室３０から出てきた、形成された不織チョップドストランドマット３２は、ランダム分散状ガラス繊維フィラメントで形成される。不織チョップドストランドマット３２は、巻き取りロール３４として巻くことができ、図示のように後で使用できるように保管することができる。

本発明の二液型バインダ組成物は、プロセスパラメータ（例えば、乾燥室での乾燥時間、コンベヤ速度）を変更する必要無く、チョップドストランドマット形成プロセスにおいて使用することができる。加えて、この新規なバインダ組成物は、既存の機材を改変する必要無く、従来の湿式マット製造ラインにおいてチョップドストランドマットに付与することができる。

上記二液型バインダ組成物は、バインダプレミックス及びカップリング剤又は２つ以上のカップリング剤を含むカップリング剤パッケージで形成される。上記バインダプレミックスは、変性又は非変性ホルムアルデヒドバインダ（例えば、フェノールホルムアルデヒドバインダ）、変性尿素ホルムアルデヒドバインダ（例えば、ラテックス、スチレンブタジエンラテックス、スチレン／無水マレイン酸共重合体、酢酸ビニル、ビニルアクリル共重合体、メラミン、又はメラミン誘導体で変性されたもの）、非変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、ホルムアルデヒドフリーバインダ（例えば、アクリルバインダ、スチレンアクリロニトリルバインダ、スチレンブタジエンゴムバインダ、ポリ酢酸ビニルバインダ、ビニルアクリルバインダ、ポリウレタンバインダ及びその組み合わせ）を含み得る。加えて、上記バインダは、バインダが変性剤とプレミックスされ、一成分系としてパッケージされる「一液型パッケージ」、又はバインダ及び変性剤がプレミックスされていない「二液型パッケージ」としても形成され得る。好適な実施形態において、上記バインダは、スチレンブタジエンゴムラテックス改質剤（例えば、ＤＬ４９０ＮＡ（Ｄｏｗ Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄから市販））で変性された標準的尿素ホルムアルデヒドバインダである。

本発明のバインダプレミックスにおいて用いられる適切なバインダの例として、Ｂｏｒｄｏｎ ＦＧ４７２（Ｂｏｒｄｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から市販されている尿素ホルムアルデヒド樹脂バインダ）、ＧＰ（登録商標）２９８４（Ｇｅｏｒｇｉａ−Ｐａｃｉｆｉｃから市販されている変性尿素ホルムアルデヒド樹脂バインダ）、ＧＰ（登録商標）２９４８（Ｇｅｏｒｇｉａ−Ｐａｃｉｆｉｃから市販されている変性尿素ホルムアルデヒド樹脂バインダ）及びＧＰ（登録商標）−２９２８（Ｇｅｏｒｇｉａ−Ｐａｃｉｆｉｃから市販されている変性尿素ホルムアルデヒド樹脂バインダ）がある。上記バインダプレミックスは、バインダ組成物中の活性固体に基づいて、４０〜８０重量％でバインダ組成物中に存在させることができ、好適には、バインダ組成物中の活性固体に基づいて、５５〜７０重量％でバインダ組成物中に存在させることができる。

新規なバインダ組成物は、少なくとも１種のカップリング剤も含む。以下に説明するカップリング剤は、本明細書において記載の実施形態のうちの任意の実施形態において、利用可能であることが理解される。当該分野の当業者の１員が特定する任意の適切なカップリング剤を本発明において利用することができる。上記カップリング剤又はカップリング剤パッケージは、上記バインダ組成物中の活性固体に基づいて、上記バインダ組成物において０．０２〜５．０重量％で存在させることができ、好適には上記バインダ組成物において０．１〜１．０重量％で存在させることができ、好適には上記バインダ組成物において０．１〜０．５重量％で存在させることができ、更に好適には、記バインダ組成物において０．２〜０．５重量％で存在させることができる。

好適には、上記カップリング剤のうちの少なくとも１つは、シランカップリング剤である。上記サイズ組成物において使用可能なシランカップリング剤の例は、官能基アミノ、エポキシ、ビニル、メタクリロキシ、アジド、ウレイド及びイソシアナートにより、特徴付けられ得る。適切なシランカップリング剤の例を挙げると、アミノシラン、シランエステル、ビニルシラン、メタクリロキシシラン、エポキシシラン、硫黄シラン、ウレイドシラン及びイソシアナートシランがある（ただし、これらに限定されない）。本発明において用いられるシランカップリング剤の特定の非限定的例として、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（Ａ−１１００）、ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（Ｙ−９６６９）、ｎ−トリメトキシ−シリル−プロピル−エチレン−ジアミン（Ａ−１１２０）、メチル−トリクロロシラン（Ａ−１５４）、γ−クロロプロピル−トリメトキシ−シラン（Ａ−１４３）、ビニル−トリアセトキシシラン（Ａ−１８８）、メチルトリメトキシシラン（Ａ−１６３０）がある。適切なシランカップリング剤の他の例を表１中に示す。上記全てのシランカップリング剤及び表１中のシランカップリング剤は、ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓから市販されている。

本発明において用いられるシランカップリング剤は、代替的カップリング剤又は混合物で代替してもよい。例えば、Ａ−１３８７をメタノール溶媒をエタノールで代替したバージョンにしてもよい。Ａ−１１２６（これは、メタノール溶液（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）中の界面活性剤によって変性されたおよそ２４重量％のジアミノシランの混合物を含むアミノシランカップリング剤である）を、トリメトキシ−シリル−プロピル−エチレン−ジアミン（Ｄｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇからのＺ−６０２０）と代替してもよい。Ａ−１１２０又はＺ−６０２０を前加水分解バージョンによって置換されてもよい。Ｚ−６０２０をＺ−６１３７（これは、アルコール溶媒を含まずかつ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されている）２４％固体の濃度で水中の３３％のジアミノシランを含む前加水分解バージョンである）で代替してもよい。加えて、Ａ−１１００をその加水分解形態Ｙ−９２４４と代替してもよく、その場合、エタノール放出が低減又は排除される。

ビニルアミノシラン（例えば、いずれもＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されているＺ−６０３２及びＺ−６２２４）も、本発明におけるカップリング剤として有用である。Ｚ−６０３２は、メタノール中の４０％シラン溶液であり、２５℃において比重０．９％であり、２５℃において屈折率１．３９５であり、２５℃において粘度２．２である。上記化学式は（ＣＨ₅Ｏ）₃−ＳｉＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＮＨＣＨ₂ＣＨ₂ＮＨＣＨ₂−Ｏ−ＣＨ＝ＣＨ₂−ＨＣｌであり、Ｎ−２−（ビニルベンジルアミノ）−エチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン−塩化水素（ｍｏｎｏｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）として指定される。Ｚ−６２２４の比重は２５℃において０．８８であり、２５℃において屈折率が１．３８８であり、Ｚ−６０３２の中和（塩素フリー）バージョンである。

加えて、上記カップリング剤は、官能性有機基板（即ち、有機基板と結合した少なくとも１つの有機官能基）を含み得る。例示的な種類の官能性有機基板を挙げると、アルコール、アミン、エステル、エーテル、炭化水素、シロキサン、シラザン、シラン、シラノール、ラクタム、ラクトン、無水物、カルベン、ナイトレン、オルトエステル、イミド、エナミン、イミン、アミド、イミド及びオレフィンがある。上記官能性有機基板は、上記ガラス繊維表面と相互作用及び／又は反応を行って、上記ガラス繊維とバインダ材料との間の十分な連結又は結合を提供する能力を持つ。詳細には、分子の一端が上記ガラス表面と反応又は相互作用し、上記分子の他端が上記バインダと反応又は相互作用する。カップリング剤システムに適した一個以上の適切な官能性有機基板を選択することにより、ガラス繊維とバインダとの間の所望の機械的特性を得ることができる。

本発明におけるカップリング剤として有用な化合物別の例を挙げると、有機ポリマーと個別調整又は官能化されたシリコン含有カップリング剤（例えば、シラン、シラノール、及び／又はシロキサン）がある。例えば、ポリウレタンと共に個別調整されたシランは、カップリング剤機能を行って、ガラス繊維及びバインダを結合させることができる。別の例を挙げると、ポリアミドと個別調整又は官能化されたシラノールがある。この例において、アミンが中和されると、カチオン電荷が上記アミン上に形成され、その結果、上記アミンと上記ガラス繊維との間にイオン結合が可能となることが考えられる。その後、上記分子の有機部位（即ち、有機ポリマー）が上記バインダと共有結合する。

反応性シロキサンをカップリング剤として用いてもよい。反応性シロキサンの例を挙げると、ＤＣ−１１７１、ＤＣ−７５ＳＦ及びＤＣ−２−７８８７（全てＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから市販）がある。反応性シロキサンは、直鎖構造又は分岐構造としてみなされ、以下のモノマー単位（Ｉ）を有する。

（１）

ここで、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅及びＲ₆は、それぞれモノマー単位が異なり、アルキル（好適にはメチル基）又は水素化物であり得る。分岐Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅及びＲ₆が一個以上のモノマー単位（Ｉ）で形成され得る場合。反応性シロキサンの反応性及びその遮断薬としての能力は、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅及びＲ₆の水素化物基が増加するほど、増加する。

上記バインダ組成物は、上記シランを上記カップリング剤中で加水分解する弱有機酸（例えば、酢酸、ギ酸、コハク酸、及び／又はクエン酸）を少量含み得る。上記有機酸は酢酸であると好適である。上記有機酸は、上記バインダ組成物中において０．１〜１．０重量％で好適には０．３〜０．６重量％で存在し得る。

加えて、上記バインダ組成物は、プロセス及び製品性能（例えば、難燃性、染色、油、フィラー、着色剤、ＵＶ安定剤、潤滑剤、湿潤薬剤、界面活性剤及び／又は帯電防止剤）の向上のための従来の添加剤を必要に応じて含んでよい。

本発明の第２の実施形態において、カップリング剤（又は複数のカップリング剤）は、湿式マット処理ラインにおけるチョップドストランドマットの形成時において、チョップド繊のウェブに別個に付加される。カップリング剤をチョップドストランドマットに別個に付加する１つの例示的プロセスを図２に示す。チョップドガラス繊維１０は、貯蔵容器１４により搬送装置（例えば、コンベヤ１２）へと提供され得、混合タンク１６へと搬送される。混合タンク１６において、多様な界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤及び／又は他の化学剤が攪拌され、これにより、上記繊維が分散し、チョップドガラス繊維スラリー（図示せず）が形成される。上記ガラス繊維スラリーは、ヘッドボックス１８へと転送され得る。ヘッドボックス１８において、上記スラリーを搬送装置（例えば、移動スクリーン又は小孔コンベヤ２０）上に堆積させて、水分の実質的部分が上記スラリーから除去され、これにより、ウェブ（マット）２２が形成される。水分は、従来の真空系又は空気吸入系（図示せず）により、ウェブ２２から除去され得る。

バインダ２４は、バインダアプリケータ２６によってウェブ２２に付与される。使用されるバインダは特に限定されず、当業者に公知の任意の従来の一液型又は二液型バインダ組成物を含み得る。その後、適切なアプリケータ３８（例えば、スプレーアプリケータ又はカーテンコーター）により、カップリング剤３６がウェブ（マット）２２に付与され得る。カップリング剤３６は、マット２２のおよそ１重量％までの量で繊維性ウェブ２２に付加され得る。上記カップリング剤は、本明細書において詳細に説明するカップリング剤のうちの任意の１つ以上であり得る。カップリング剤（単数又は複数）３６は、液体、スラリー、エマルジョン又は発泡体の形態であり得る。好適には、カップリング剤３６は液体である。図２はバインダ２４の後にカップリング剤３６が付加される様子を図示しているが、カップリング剤３６は、バインダ２４の塗布（図２中に示していない実施形態）の前に付加してもよい。実際、カップリング剤３６は、ウェブ２２を乾燥室３０に入れる前に、ウェブ２２に任意の位置において付加してもよい。バインダ２４及びカップリング剤３６をマット２２に付与した後、マット２２を乾燥室３０中を通過させて、全残留水分を除去し、バインダ組成物２４を硬化させる。乾燥室３０から出てきた形成された不織チョップドストランドマット３２を巻き取りロール３４で巻き上げて、図示のように後で使用できるように貯蔵することができる。

本発明の少なくとも１つの好適な実施形態において、図１及び図２中に示すチョップドストランドマット３２を用いて、シングル屋根板を形成する。シングル屋根板を形成するためには、アスファルトをチョップドストランドマット３２に付与する。マットの片側又は両側にアスファルトを噴霧するか又はマットを溶融アスファルト槽中を通過させて、アスファルト層をチョップドストランドマット３２の両側に配置し、個々のガラスフィラメント間の隙間を充填する。その後、上記高温アスファルトコーティングされたマットを、一個以上の顆粒アプリケータの下側を通過させることができる。これらの顆粒アプリケータは、上記アスファルトコーティングされたマットの部位に保護表面顆粒を付与し、その後、これらのマットは、所望形状に切断される。その後、上記コーティングされたマットを適切な形状及びサイズに切断して、屋根板を形成する。ガラスストランドマット３２へのアスファルトの塗布は、図１又は図２中に示すような湿式マット形成処理ラインあるいは別個の処理ラインに沿って実施することができることが理解される。

本発明の第３の実施形態において、図１中に示すような湿式チョップドストランドマット処理ラインにおいて、カップリング剤を白水に付加する。従って、上記白水（例えば、図１中に示す混合タンク１６中に含まれ得るようなもの）は、界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤及び／又は上記白水及び上記カップリング剤のうちの１つ以上において従来から用いられている他の化学剤を含む。上記ガラス繊維及びカップリング剤を含む白水を攪拌して、ガラス繊維スラリーを形成する。上記カップリング剤を上記白水中のガラス繊維上に堆積させて、上記ガラス繊維を介して上記形成されたガラスマット中に含ませる。その後、上記ガラス繊維スラリーを搬送装置（例えば、ワイヤスクリーン又は小孔コンベヤ）上に堆積させ、バインダを付加する。上記バインダは、特に限定されず、湿式マット形成プロセスにおける使用に適した任意の従来のバインダを含む。その後、上記バインダを乾燥室中などにおいて硬化させて、上記チョップドストランドマットを形成する。

カップリング剤又は薬剤を上記白水に含有させると、上記カップリング剤が上記チョップドストランドマットへと付加されるが、カップリング剤を上記白水へと付加すると、白水をガラス繊維に密着させるために大量のカップリング剤を付加しなければならないこととカップリング剤が高コストであることに起因して法外な費用がかかり得る。

上記実施形態のうちの１つ以上により、上記カップリング剤が上記チョップドストランドマットへと付加され得ることが理解される。例えば、いくつかの場合において、二液型バインダ組成物を介してカップリング剤をチョップドストランドマットに付加し、別個のアプリケータにより、上記バインダ組成物とは別にカップリング剤を同一チョップドストランドマットに付加すると望ましい場合がある。あるいは、カップリング剤を白水に付加し、二液型バインダ組成物を介してカップリング剤に付加すると望ましい場合がある。本明細書において記載の任意の実施形態の組み合わせにより、カップリング剤（又は薬剤）をチョップドストランドマットに塗布又は含有させることも、本発明の範囲内と考えられる。

上述したように、湿式マット形成プロセスにおいて少なくとも１種のカップリング剤をチョップドストランドマットへと塗布又は含有させると、チョップドストランドマットの高温高湿引張強度が向上する。屋根板が長期性能を持つべきである場合、屋根板が水質劣化に耐える能力は所望の特性である。屋根板の長期性能の推定は典型的には、屋根板を形成するチョップドストランドマットの高温高湿引張強度を得ることにより、当該産業においてなされる。上記チョップドストランドマットの高温高湿引張強度性能は、当該屋根板の性能と相関すると考えられる。例えば、上記高温高湿引張強度を増加又は向上させると、上記屋根板の長期性能が増加又は向上し、上記高温高湿引張強度が低下すると、上記屋根板の性能が低下する。従って、本発明のように湿式プロセス時にカップリング剤（単数又は複数）をチョップドストランドマットに付加することで、当該チョップドストランドマットの高温高湿引張強度が向上し、その結果、向上した寿命性能を有する屋根板が得られると考えられる。

更に、湿式マット形成プロセス時において少なくとも１種のカップリング剤を上記チョップドストランドマット中に含有させると、当該マットから形成された屋根板の乾燥引張強度が増加する。このような引張強度の増加により、製造業者は、チョップドストランドマットの破断又は「崩壊」をより低減しつつ、自身の製造ラインをより高速で操業することができる。その結果、湿式プロセス時においてチョップドストランドマット中にカップリング剤又は薬剤を含有させることにより、生産性の増加を達成することができる。

本発明について一般的に説明してきたが、以下に示す特定の例を参照することにより、さらなる理解を得ることができる。これらの例は、ひとえに例示目的のために提供したものであり、他に明記無き限り、全てを包含又は限定することを意図しない。

実施例１：新規な二液型バインダ組成物と共に形成されたチョップドストランドガラスマットの高温引張強度保持

以下に一般的に説明するように、表２〜表６中に示すバインダ組成物をバケツ中に調製した。詳細には、尿素ホルムアルデヒド樹脂（Ｂｏｒｄｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製のＢｏｒｄｏｎＦＧ４７２）、ラテックスバインダ（Ｄｏｗ Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ製のＤＬ４９０ＮＡ）及び水を混合することにより、制御バインダ組成物Ａ（表２）を調製した。

尿素ホルムアルデヒド樹脂（ＢｏｒｄｏｎＦＧ４７２）、ラテックスバインダ（Ｄｏｗ Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ製のＤＬ４９０ＮＡ）及び水を混合することにより、新規なバインダ組成物Ｂ〜Ｅ（表３〜表６）用のバインダプレミックスを調製した。酢酸及び水を混合して、酸性溶液を形成した。アミノシランＡ−１１００及びＹ−９６６９（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）を表３〜表６中に記載のような酸性溶液に付加し、穏やかに攪拌して、加水分解させた。その後、上記加水分解アミノシラン（単数又は複数）を上記バインダプレミックスに付加及び攪拌して、バインダ組成物Ｂ〜Ｅを形成した。形成後、バインダ組成物Ｂ〜Ｅを水で希釈して、およそ５０．００％のターゲット混合固体を達成した。

（ａ）尿素ホルムアルデヒド樹脂（Ｂｏｒｄｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）
（ｂ）スチレンブタジエンゴムラテックス改質剤（Ｄｏｗ Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ）

（ａ）尿素ホルムアルデヒド樹脂（Ｂｏｒｄｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）
（ｂ）スチレンブタジエンゴムラテックス改質剤（Ｄｏｗ Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ）
（ｃ）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）

（ａ）尿素ホルムアルデヒド樹脂（Ｂｏｒｄｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）
（ｂ）スチレンブタジエンゴムラテックス改質剤（Ｄｏｗ Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ）
（ｃ）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）

（ａ）尿素ホルムアルデヒド樹脂（Ｂｏｒｄｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）
（ｂ）スチレンブタジエンゴムラテックス改質剤（Ｄｏｗ Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ）
（ｃ）ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）

（ａ）尿素ホルムアルデヒド樹脂（Ｂｏｒｄｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）
（ｂ）スチレンブタジエンゴムラテックス改質剤（Ｄｏｗ Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ）
（ｃ）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）
（ｄ）ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）

１つ以上の膜形成剤、少なくとも１つの潤滑剤及び少なくとも１種のカップリング剤を含む従来のサイジング組成物でサイズ決めされたＥ型チョップドストランドガラス繊維を、バインダ組成物Ａ〜Ｅを用いて、シート形成器上のチョップドストランドガラスマットとして形成した。上記チョップドストランドガラス繊維の長さは２．２センチ（７／８インチ）であり、含水率１０．９２％であった。バインダ組成物Ａ（制御）を用いたチョップドストランドマットを複製して、上記形成プロセスの再現性を確認し、上記２つの試験の平均のデータをバインダ組成物Ａに関する表７及び表８中のデータとして用いた。その後、バインダ組成物Ａ〜Ｅを含むチョップドストランドマットの５センチ（２インチ）幅の試験片を、Ｉｎｓｔｏｒｏｎ引張試験装置上の湿潤引張強度について、評価した。上記チョップドストランドマットサンプルをそれぞれ１８０°Ｆの水中に１０分間浸漬した後、湿潤引張強度について試験を行った。上記試験結果を表７中に示す。

その後、バインダ組成物Ａ〜Ｅを用いたチョップドストランドマットサンプルを、アスファルトコーティング模倣線上の屋根板として形成した。上記屋根板サンプルを、ＡＳＴＭＤ３４６２に記載の試験手続に従って、Ｅｌｍｅｎｄｏｒｆ引裂試験装置上のマシン横断方向（ＣＤ）において引裂強度について試験した。その結果を表８中に示す。

表７中に示すように、新規なバインダ組成物Ｂ〜Ｅで形成されたチョップドストランドマットは、当該分野の現状と比較して、湿潤引張強度において顕著な向上を示した。上述したように、屋根板の長期性能の見積もりは、当該産業において、屋根板を形成しているチョップドストランドマットの高温高湿引張強度を決定することにより、決定される。チョップドストランドマットの高い高温高湿引張強度性能は、屋根板のより高い長期性能に関連すると考えられる。表７中に示す結果は、上記新規なバインダ組成物で形成されたチョップドストランドマットが、当該分野の現状と比較して、際立った湿潤引張強度を示すことを示している（バインダ組成物Ａ）。従って、上記新規なバインダ組成物を用いて形成されたチョップドストランドマットから形成された屋根板は、向上した長期性能を持つことが考えられる。

加えて、チョップドストランドマットの高温高湿引張強度のこの向上は、表８中に示すように、屋根板引裂強度が低下することなく、達成される。チョップドガラス繊維用のサイジング配合中のカップリング剤を追加又は増加させると、屋根板引裂強度の低下に繋がることが多いため、この結果は、予期しない特徴である。

例２：新規な二液型バインダ組成物と共に形成されたチョップドストランドガラスマット及び屋根板の高温引張強度

１つ以上の膜形成剤、少なくとも１つの潤滑剤及びカップリング剤を含む従来のサイジング組成物でサイズ決めされたＥ型チョップドストランドガラス繊維を、表２、表３及び表５中に示すバインダ組成物Ａ、Ｂ及びＤをそれぞれ用いて、シート形成器上のチョップドストランドガラスマットに形成した。これらのチョップドストランドガラス繊維の長さは７センチ（１１／４インチ）であり、含水率は１３．２２％であった。バインダ組成物Ａ（制御）を用いたチョップドストランドマットを複製して、上記形成プロセスの再現性を確認し、上記２つの試験の平均のデータを、バインダ組成物Ａに関する表９及び表１０中のデータとして用いた。その後、バインダ組成物Ａ、Ｂ及びＤを含むチョップドストランドマットの５センチ（２インチ）幅の試験片をＩｎｓｔｒｏｎ引張試験装置上で湿潤引張強度について評価した。これらのチョップドストランドマットサンプルをそれぞれ１８０°Ｆの水中で１０分間浸漬した後、湿潤引張強度について試験した。上記試験結果を表９中に示す。

その後、バインダ組成物Ａ、Ｂ及びＤを用いたチョップドストランドマットサンプルを、アスファルトコーティング模倣線上の屋根板として形成した。上記屋根板サンプルを、ＡＳＴＭＤ３４６２中に記載の試験手続に従って、Ｅｌｍｅｎｄｏｒｆ引裂試験装置上でマシン横断方向（ＣＤ）及びマシン方向（ＭＤ）における引裂強度について試験した。これらの屋根板サンプルを、Ｉｎｓｔｒｏｎ引張試験装置上でマシン方向（ＭＤ）における乾燥引張強度についても試験した。その試験結果を表１０中に示す。

表９及び表１０中に示すように、バインダ組成物Ｂ及びＤ中にカップリング剤を含めることで、引裂強度への影響を小さくしつつ、チョップドストランドマットの高温高湿引張保持が向上した。加えて、表１０中に示すように、チョップドストランドマット形成において用いられる新規なバインダ組成物中にカップリング剤を含めることで、全引裂強度において統計的に実質的な影響ほとんど無しに、屋根板乾燥引張強度（ＭＤ）に対して積極的かつ有意な効果が見られた。このような乾燥引張強度の向上により、製造業者は、自身の屋根板製造ラインをより高速で操業することができ、その際、屋根板の破断又は「崩壊」頻度が低下する。その結果、湿式プロセス時においてチョップドストランドマット中にカップリング剤又は薬剤を含めることで、生産性上昇が達成可能となる。

例３：新規な二液型バインダ組成物と共に形成されたチョップドストランドガラスマット及び屋根板の高温引張強度

１つ以上の膜形成剤、少なくとも１つの潤滑剤及び少なくとも１種のカップリング剤を含む従来のサイジング組成物でサイズ決めされたＥ型チョップドストランドガラス繊維を、表２、表３及び表５中に記載のバインダ組成物Ａ、Ｂ及びＤをそれぞれ用いて、シート形成器上でチョップドストランドガラスマットとして形成した。これらのチョップドストランドガラス繊維の長さは７センチ（１１／４インチ）であり、含水率は１３．６９％であった。バインダ組成物Ａ（制御）を用いたチョップドストランドマットを複製して、上記形成プロセスの再現性を確認し、上記２つの試験の平均のデータを表１１及び表１２中のバインダ組成物Ａに関するデータとして用いた。上記チョップドストランドマットの湿潤引張強度は、上記の例２中で説明した手順に従って決定した。その試験結果を表１１中に示す。その後、屋根板サンプルを形成し、上記例２中で説明したようなマシン方向（ＭＤ）及びマシン横断方向（ＣＤ）における引裂強度ならびに乾燥引張強度について試験した。その結果を表１２中に示す。

表１１及び表１２中に示すように、上記新規なバインダ組成物中にカップリング剤を含めることで、上記チョップドストランドマットの高温高湿引張保持が向上し、その際、引裂強度への影響はほとんど無いか最小である。加えて、表１２中に示すように、チョップドストランドマット形成に用いられるバインダ組成物Ｂ及びＤ中にカップリング剤を含めることで、屋根板乾燥引張強度（ＭＤ）に対して積極的な向上効果が見られた。上記において例２において説明したように、屋根板の引張強度の向上により、製造業者は、自身の屋根板製造ラインをより高速に操業させることができ、その際、屋根板の破断又は「崩壊」頻度が低下する。その結果、湿式プロセス時においてチョップドストランドマット中にカップリング剤又は薬剤を含めることにより、生産性上昇を達成することができる。

本出願の本発明について、一般的かつ特定実施形態について上述したきた。好適な実施形態と考えられるについて本発明について説明してきたが、一般的開示内容（例示的に、連続的フィラメントマット、乾燥敷設マット、又は同様のバインダシステムを有する他の任意の繊維性マットの形成プロセスにおける本発明の使用を含む）内において、当業者に公知の多様な代替例を選択することができる。本発明は、以下に示す特許請求の範囲の記載内容を除いて、他に限定されない。

図１は、本発明の少なくとも１つの例示的実施形態による二液型バインダ組成物を用いたチョップドストランドマットを形成する湿式処理ラインの模式図である。 図２は、チョップドストランドマット形成のための湿式処理ラインの模式図であり、本発明の少なくとも１つの例示的実施形態に従ってカップリング剤をウェブに塗布する様子を示す。

Claims (38)

1. ルーフィング用途において用いられるチョップドストランドガラスマットの形成方法であって、
   湿式マット形成工程において、繊維性ウェブ及びガラス繊維からなる群から選択された部材に少なくとも１種のカップリング剤を付与する工程を含み、前記湿式マット形成工程が、
   水性媒体中にチョップドガラス繊維を分散させて、ガラス繊維スラリーを形成する工程と、
   前記ガラス繊維スラリーを搬送装置上に堆積させて、繊維性ウェブを形成する工程と、
   バインダを前記繊維性ウェブに付加する工程と、
   前記バインダを硬化させて、チョップドストランドガラスマットを形成する工程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記付与工程が、前記少なくとも１種のカップリング剤を前記水性媒体に付加する工程を含み、前記少なくとも１種のカップリング剤を、前記水性媒体中の前記チョップドガラス繊維上に堆積させる、請求項１に記載の方法。
3. 前記付与工程が、前記少なくとも１種のカップリング剤を前記バインダに付加して、前記バインダ及び前記少なくとも１種のカップリング剤を含むバインダ組成物を形成した後、前記バインダを前記繊維性ウェブに付加する工程を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記付与工程が、前記硬化工程の前に、前記少なくとも１種のカップリング剤を前記繊維性ウェブ上に堆積させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記付与工程が、前記バインダを前記繊維性ウェブに付加する前に、前記少なくとも１種のカップリング剤を前記繊維性ウェブ上に堆積させる工程を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記付与工程が、前記バインダを前記繊維性ウェブに付加した後、前記少なくとも１種のカップリング剤を前記繊維性ウェブ上に堆積させる工程を含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記少なくとも１種のカップリング剤が、シランカップリング剤、官能性有機基板、ポリマーと官能性であるシリコン含有カップリング剤、反応性シロキサン及びその組み合わせからなる群から選択され、
   前記バインダ組成物は、変性ホルムアルデヒドバインダ、非変性ホルムアルデヒドバインダ、変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、非変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、ホルムアルデヒドフリーバインダ及びその組み合わせからなる群から選択される、
   請求項１に記載の方法。
8. 前記官能性有機基板が、アルコール、アミン、エステル、エーテル、炭化水素、シロキサン、シラザン、シラン、シラノール、ラクタム、ラクトン、無水物、カルベン、ナイトレン、オルトエステル、イミド、エナミン、イミン、アミド、イミド及びオレフィンからなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
9. 前記チョップドストランドマットが、乾燥引張強度、高温高湿引張強度及び結果として得られる前記乾燥引張強度の高温高湿引張保持率を有し、
   前記カップリング剤を有する前記チョップドストランドマットの前記高温高湿引張保持率は、前記カップリング剤が無い以外は同一のチョップドストランドマットよりも少なくとも５％高い、請求項１に記載の方法。
10. 前記カップリング剤を有する前記チョップドストランドマットの前記高温高湿引張保持率は、５０パーセント（５０％）高く、及び前記カップリング剤が無い以外は同一のチョップドストランドマットは、５０パーセント（５０％）未満の高温高湿引張保持率を有する、請求項９に記載の方法。
11. 前記少なくとも１種のカップリング剤を付与する工程が、前記カップリング剤を前記バインダに付加してバインダ組成物を形成する工程を含み、前記カップリング剤は、前記バインダ組成物中の前記活性固体に基づいて０．１〜１．０重量％付加される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記少なくとも１種のカップリング剤を付与する工程が、前記カップリング剤を前記繊維性ウェブの１重量％まで前記繊維性ウェブに付加する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
13. ルーフィング用途における強化材として有用なガラスマットを形成する湿式マット形成プロセスにおいて用いられる二液型バインダ組成物であって、
    変性ホルムアルデヒドバインダ、非変性ホルムアルデヒドバインダ、変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、非変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、ホルムアルデヒドフリーバインダ及びその組み合わせからなる群から選択されたバインダを含むバインダプレミックスと、
    少なくとも１種のカップリング剤と、
    を含むことを特徴とする二液型バインダ組成物。
14. 前記少なくとも１種のカップリング剤が、シランカップリング剤、官能性有機基板、ポリマーと官能性であるシリコン含有カップリング剤、反応性シロキサン及びその組み合わせからなる群から選択される、請求項１３に記載の二液型バインダ組成物。
15. 前記少なくとも１種のカップリング剤が、アミノシラン、シランエステル、ビニルシラン、メタクリロキシシラン、エポキシシラン、硫黄シラン、ウレイドシラン及びイソシアナートシランからなる群から選択されたシランカップリング剤である、請求項１４に記載の二液型バインダ組成物。
16. 酢酸、ギ酸、コハク酸及びクエン酸からなる群から選択された少なくとも１つの有機酸を更に含む、請求項１４に記載の二液型バインダ組成物。
17. 前記バインダが、スチレンブタジエンゴムラテックス改質剤で変性された尿素ホルムアルデヒドバインダであり、前記少なくとも１種のカップリング剤が、少なくとも１つのアミノシランカップリング剤である、請求項１４に記載の二液型バインダ組成物。
18. 前記変性尿素ホルムアルデヒドバインダ及び変性ホルムアルデヒドバインダが、ラテックス、スチレンブタジエンラテックス、スチレン／無水マレイン酸共重合体、酢酸ビニル、ビニルアクリル共重合体、メラミン、メラミン誘導体及びその組み合わせからなる群から選択された部材から変性され、
    前記ホルムアルデヒドフリーバインダが、アクリルバインダ、スチレンアクリロニトリルバインダ、スチレンブタジエンゴムバインダ、酢酸ビニルバインダ、ビニルアクリルバインダ、ポリウレタンバインダ及びその組み合わせからなる群から選択された部材から選択される請求項１３に記載の二液型バインダ組成物。
19. ルーフィング用途において用いられる不織チョップドストランドマットを形成する方法であって、
    ガラス繊維スラリーを搬送装置上に堆積させて、かみ合いガラス繊維の繊維性ウェブを形成する工程と、
    バインダを前記繊維性ウェブに付与する工程と、
    少なくとも１種のカップリング剤を前記繊維性ウェブに付与する工程と、
    前記バインダを硬化させる工程と、
    を含む、方法。
20. 前記バインダ及び前記少なくとも１種のカップリング剤は、二液型バインダ組成物として前記繊維性ウェブに同時に付与される、請求項１９に記載の不織チョップドストランドガラスマットの形成方法。
21. 前記バインダを前記繊維性ウェブに付与する工程と、前記少なくとも１種のカップリング剤を付与する工程とは、逐次的に行われる、請求項１９に記載の不織チョップドストランドガラスマットの形成方法。
22. 前記バインダを前記繊維性ウェブに付与する工程が、前記少なくとも１種のカップリング剤を前記繊維性ウェブに付与する工程の前に行われる、請求項２１に記載の不織チョップドストランドガラスマットの形成方法。
23. 前記バインダを前記繊維性ウェブに付与する工程が、前記少なくとも１種のカップリング剤を前記繊維性ウェブに付与する工程の後に行われる、請求項２１に記載の不織チョップドストランドガラスマットの形成方法。
24. 前記堆積工程の前に前記水性媒体中でガラス繊維を分散させて、前記ガラス繊維スラリーを形成する工程を更に含む、請求項１９に記載の不織チョップドストランドガラスマットの形成方法。
25. 前記バインダが、変性ホルムアルデヒドバインダ、非変性ホルムアルデヒドバインダ、変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、非変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、ホルムアルデヒドフリーバインダ及びその組み合わせからなる群から選択され、
    前記少なくとも１種のカップリング剤は、シランカップリング剤、官能性有機基板、ポリマーと官能性であるシリコン含有カップリング剤、反応性シロキサン及びその組み合わせからなる群から選択される、請求項１９に記載の不織チョップドストランドガラスマットの形成方法。
26. 強化材として用いられるガラスマットであって、
    シート形状で組み合わされた複数のガラス繊維と、
    前記ガラス繊維を共に結合させるためのバインダ及び少なくとも１種のカップリング剤と、
    を含むことを特徴とするガラスマット。
27. 前記少なくとも１種のカップリング剤が、シランカップリング剤、官能性有機基板、ポリマーと官能性であるシリコン含有カップリング剤、反応性シロキサン及びその組み合わせからなる群から選択される、請求項２６に記載の不織チョップドストランドガラスマット。
28. 前記少なくとも１種のカップリング剤が、アミノシラン、シランエステル、ビニルシラン、メタクリロキシシラン、エポキシシラン、硫黄シラン、ウレイドシラン及びイソシアナートシランからなる群から選択されたシランカップリング剤である、請求項２７に記載の不織チョップドストランドガラスマット。
29. 前記バインダが、変性ホルムアルデヒドバインダ、非変性ホルムアルデヒドバインダ、変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、非変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、ホルムアルデヒドフリーバインダ及びその組み合わせからなる群から選択される、請求項２６に記載の不織チョップドストランドガラスマット。
30. 鉱物繊維、炭素繊維、セラミック繊維、天然繊維及び合成繊維からなる群から選択された強化繊維を更に含む、請求項２６に記載の不織チョップドストランドガラスマット。
31. 前記チョップドストランドマットが、乾燥引張強度、高温高湿引張強度及び結果として得られる乾燥引張強度の高温高湿引張保持率を有し、
    前記カップリング剤を有する前記チョップドストランドマットの前記高温高湿引張保持率は、前記カップリング剤が無い以外は同一のチョップドストランドマットよりも少なくとも５パーセント高い、請求項２６に記載の不織チョップドストランドガラスマット。
32. 前記カップリング剤を有する前記チョップドストランドマットの前記高温高湿引張保持率は、５０パーセント（５０％）よりも高く、前記カップリング剤が無い以外は同一のチョップドストランドマットは、５０パーセント（５０％）未満の高温高湿引張保持率を有する、請求項３１に記載の不織チョップドストランドガラスマット。
33. 前記カップリング剤が、前記バインダ組成物中において、前記バインダ組成物中の活性固体に基づいて０．１〜１．０重量％存在する、請求項３２に記載の不織チョップドストランドガラスマット。
34. ルーフィング用途において用いられる不織チョップドストランドマットの形成方法であって、
    少なくとも１種のカップリング剤を含む水性媒体中にチョップドガラス繊維に含ませる工程と、
    前記水性媒体を攪拌して、前記水性媒体中で前記チョップドガラス繊維を分散させて、繊維性スラリーを形成し、前記少なくとも１種のカップリング剤を前記チョップドガラス繊維上に堆積させる工程と、
    前記繊維性スラリーを搬送装置上に堆積させて、前記かみ合いチョップドガラス繊維のウェブを形成する工程と、
    バインダを前記ウェブに付与する工程と、
    前記バインダを硬化させて、チョップドストランドガラスマットを形成する工程と、
    を含むことを特徴とする方法。
35. 前記少なくとも１種のカップリング剤が、シランカップリング剤、官能性有機基板、ポリマーと官能性であるシリコン含有カップリング剤及び反応性シロキサンからなる群から選択される、請求項２４に記載の方法。
36. 前記カップリング剤が、アミノシラン、シランエステル、ビニルシラン、メタクリロキシシラン、エポキシシラン、硫黄シラン、ウレイドシラン及びイソシアナートシランからなる群から選択されたシランカップリング剤である、請求項３５に記載の方法。
37. 前記バインダが、変性ホルムアルデヒドバインダ、非変性ホルムアルデヒドバインダ、変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、非変性尿素ホルムアルデヒドバインダ、ホルムアルデヒドフリーバインダ及びその組み合わせからなる群から選択される、請求項３６に記載の方法。
38. 前記攪拌工程の前に、鉱物繊維、炭素繊維、セラミック繊維、天然繊維及び合成繊維からなる群から選択された強化繊維を前記水性媒体に付加する工程を更に含む、請求項３４に記載の方法。

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