JP2768291B2 - ガラス繊維不織布 - Google Patents

ガラス繊維不織布

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JP2768291B2 JP7024766A JP2476695A JP2768291B2 JP 2768291 B2 JP2768291 B2 JP 2768291B2 JP 7024766 A JP7024766 A JP 7024766A JP 2476695 A JP2476695 A JP 2476695A JP 2768291 B2 JP2768291 B2 JP 2768291B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/24Coatings containing organic materials
    • C03C25/26Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/32Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C03C25/36Epoxy resins

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス繊維不織布に関
し、より具体的には、ガラス繊維を所定長に切断した
後、湿式不織布抄造法によって製造されるガラス繊維不
織布に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガラス繊維は、溶融したガラスを白金製
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
した後、直ちにアプリケータと呼ばれる塗布器を介して
集束剤を塗布し、次いでその多数本を結束して巻き取る
ことによって製造する。
【0003】またガラス繊維不織布は、上記のガラス繊
維束を所定の長さに切断し、ガラスチョップドストラン
ドとした後、乾式不織布抄造法あるいは湿式不織布抄造
法によって作製される。
【0004】湿式不織布抄造法は、ガラスチョップドス
トランドを水系分散液中に分散し、抄造する方法である
が、この方法によって均一な厚みを有するガラス繊維不
織布を得るためには、抄造時にガラスチョップドストラ
ンドが、水系分散液中でガラス単繊維(モノフィラメン
ト)に近い状態で均一に分散することが必要である。
【0005】ところでガラス繊維の集束剤には、本来、
紡糸、加工工程におけるガラス繊維の損傷を少なくする
こと、加工及び使用時の作業性を良くすること、ガラス
繊維と樹脂との接着性を良くすることが要求されるが、
湿式不織布抄造法に使用されるガラス繊維には、これ以
外にも、抄造時にガラスチョップドストランドの結束を
解いてモノフィラメント状に分散させることや、分散し
たガラス繊維が凝集しないようにすることも要求され、
従来よりこの種の集束剤としては、澱粉、アクリルアマ
イド・酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド等
の水溶性高分子と、カチオン系脂肪酸アミド等の潤滑剤
からなる集束剤が使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ガラス繊維不織布は、
各種用途に使用されているが、その一つとして床材の基
材がある。この床材は、ガラス繊維不織布を塩化ビニル
樹脂に含浸させてシート状に成形したものである。
【0007】またガラス繊維不織布の他の用途として板
材の基材がある。この板材は、ガラス繊維不織布をパラ
トルエンスルホン酸のような有機酸を硬化触媒として含
むフェノール樹脂に含浸させて熱硬化せしめ、板状に発
泡成形したものである。
【0008】通常、これらの用途のガラス繊維として
は、安価なEガラス繊維が使用されている。
【0009】しかしながら上記の床材や板材は、アルカ
リ分および酸分によってガラス繊維が侵食されやすく、
寸法安定性が保持できなくなったり、高い強度の成形体
が得られ難いといった問題がある。
【0010】例えば上記の床材を建築物のコンクリート
床の上に貼り付けると、コンクリートから溶出するアル
カリ分によってガラス繊維不織布が侵食され、床材の寸
法安定性が損なわれることがある。さらに上記の板材の
場合、有機酸によってガラス繊維が侵食され、硬化特性
が損なわれやすく、その結果、成形後の強度が大幅に低
下することがある。
【0011】アルカリ分や酸分によるガラス繊維不織布
の侵食は、Eガラス繊維に代えて耐アルカリ性と耐酸性
に優れたARガラス繊維やCガラス繊維等を使用するこ
とによって防止できるが、これらのガラス繊維では、ガ
ラス繊維不織布に要求される引き裂き強度等の基本特性
を満足できなくなったり、材料コストが高いため、コス
ト的に不利となる。
【0012】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、安価なEガラス繊維を使用しながらも、耐アルカ
リ性や耐酸性といった耐薬品性に優れ、しかも湿式不織
布抄造時におけるガラス繊維の分散性に優れたガラス繊
不織布を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく、種々の実験を重ねた結果、Eガラス繊維
の表面に耐薬品性の被膜を形成し、しかも湿式不織布抄
造時におけるガラスチョップドストランドの分散性を良
くすることを可能とする集束剤を見いだし、本発明を提
案するに至った。
【0014】すなわち本発明のガラス繊維不織布は、エ
ポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、エポキシシランを
含むシランカップリング剤、及びノニオン系界面活性剤
を含有し、前記ノニオン系界面活性剤が、ビスフェノー
ルAのエチレンオキサイド付加物またはポリエチレング
リコール脂肪酸エステルである集束剤が塗布されたガ
ス繊維の切断物を用いてなることを特徴とする。
【0015】また本発明のガラス繊維不織布は、集束剤
が、固形分表示で、エポキシ樹脂0.5〜5.0重量
%、硬化剤0.01〜5.0重量%、シランカップリン
グ剤0.05〜0.5重量%、ノニオン系界面活性剤
0.5〜5.0重量%を含有してなり、強熱減量が、
0.1〜1.0重量%となるように付着したガラス繊維
の切断物を用いてなることを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明における集束剤に含まれるエポキシ樹脂
は、耐薬品性に優れた材料であり、これが硬化剤と反応
して硬化すると、ガラス繊維の表面に耐薬品性の被膜が
形成されることになる。ただし、このエポキシ樹脂の含
有量が、固形分表示で、0.5重量%未満になると、上
記の効果が小さくなり、5.0重量%を超えると、湿式
不織布抄造時におけるガラスチョップドストランドの分
散性が悪くなる。
【0017】因にこのエポキシ樹脂としては、グリシジ
ル基を含有するビスフェノールA型や多官能型エポキシ
樹脂等の工業的に生産されているエポキシ樹脂を乳化し
たものであっても良いし、あるいは種々の方法で親水基
を導入し、水溶化したものであっても良い。
【0018】またこの種のガラス繊維は、切断される前
か後で加熱されるが、エポキシ樹脂の硬化剤は、加熱さ
れることによってエポキシ樹脂を硬化させる作用を有す
る材料である。この硬化剤は、特にエポキシ樹脂の被膜
とガラス繊維との接着性を考慮すると、アミノシランが
好適であるが、その含有量が、0.01重量%未満にな
ると、エポキシ樹脂を硬化させる作用が小さくなり、
5.0重量%を超えると、抄造時におけるガラスチョッ
プドストランドの分散性が悪くなる。
【0019】エポキシシランを含むカップリング剤は、
集束剤のガラス繊維に対する濡れ性を良くし、集束剤が
ガラス繊維の表面に均一に被覆されるようにする材料で
ある。ただし、このカップリング剤が、0.05重量%
未満になると、上記の作用が小さくなり、0.5重量%
を超えると、抄造時におけるガラスチョップドストラン
ドの分散性が悪くなる。
【0020】またビスフェノールAのエチレンオキサイ
ド付加物と、ポリエチレングリコール脂肪酸エステルの
ノニオン性界面活性剤は、ガラスチョップドストランド
を分散しやすくする材料である。ただし、このノニオン
性界面活性剤が、0.5重量%未満になると、上記の作
用が小さくなり、5.0重量%を超えると、加工工程に
おける作業性が悪くなる。
【0021】本発明においては、上記の材料以外にも、
集束剤の特性を損なわない程度に他の材料を含有させる
ことが可能であり、例えば紡糸性を向上させる目的で、
カチオン性脂肪酸アミド等を含有させても良い。
【0022】本発明におけるガラス繊維への集束剤の付
着量としては、強熱減量0.1〜1.0重量%が好まし
い。すなわち0.1重量%未満では、ガラス繊維表面へ
の被覆が不十分で、ガラス繊維不織布に十分な耐薬品性
を付与することができなくなり、一方、1.0重量%を
超えると、湿式不織布抄造時におけるガラスチョップド
ストランドの分散性が逆に悪くなる。
【0023】
【実施例】以下、本発明のガラス繊維不織布を実施例に
基づいて詳細に説明する。
【0024】(実施例1) まずビスフェノールA型エポキシ樹脂の側鎖の水酸基を
利用し、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリ
コールを導入し、水溶性とし、分子量1200、エポキ
シ当量600としたエポキシ樹脂1.5重量%と、アミ
ノシラン(A1100:日本ユニカー株式会社製)0.
2重量%と、エポキシシラン(A187:日本ユニカー
株式会社製)0.05重量%と、ビスフェノールAのエ
チレンオキサイド30モル当量付加物のノニオン性界面
活性剤1.0重量%と、カチオン性脂肪酸アミド0.0
5重量%とからなる集束剤を準備した。
【0025】この集束剤をEガラス繊維(直径10μ
m)に対し、強熱減量が0.3重量%となるように調整
して塗布し、それらを1600本結束させて巻き取った
後、130℃で10時間加熱してから13mmの長さに
切断した。
【0026】(実施例2) まず分子量600、エポキシ当量160のフェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂をノニルフェノールエチレノキ
サイド付加物、プロピレンオキサイド・エチレンオキサ
イド共重合体を用いて乳化せしめ水性としたエポキシ樹
脂1.0重量%と、アミノシラン(A1100:日本ユ
ニカー株式会社製)0.2重量%と、エポキシシラン
(A187:日本ユニカー株式会社製)0.05重量%
と、分子量2000のポリエチレングリコールのジステ
アリン酸エステルのノニオン性界面活性剤1.2重量%
と、カチオン性脂肪酸アミド0.05重量%とからなる
集束剤を準備した。
【0027】この集束剤を実施例1と同様のガラス繊維
に対し、強熱減量が0.3重量%となるように調整して
塗布し、それらを1600本結束させて巻き取った後、
130℃で10時間加熱してから13mmの長さに切断
した。
【0028】(比較例) 実施例1の集束剤から、ノニオン性界面活性剤を除いた
集束剤を準備し、これを実施例1と同様のガラス繊維に
対し、強熱減量が0.3重量%となるように調整して塗
布し、それらを1600本結束させて巻き取った後、1
30℃で10時間加熱してから13mmの長さに切断し
た。
【0029】(従来例) ポリエチレンオキサイド0.2重量%と、カチオン性脂
肪酸アミド0.1重量とからなる集束剤を準備し、これ
を実施例1と同様のガラス繊維に対し、強熱減量が0.
1重量%となるように調整して塗布し、それらを160
0本結束させて巻き取った後、130℃で10時間加熱
してから13mmの長さに切断した。
【0030】こうして作製した各ガラスチョップドスト
ランドを抄造する時の分散性と、得られたガラス繊維不
織布をアルカリ溶液や酸溶液に浸漬した後の引張強度を
調べ、それを表1に示した。
【0031】
【表1】
【0032】表から明らかなように、実施例1、2のガ
ラスチョップドストランドは、いずれも分散性が良好で
あり、またそれらから作製したガラス繊維不織布は、ア
ルカリ溶液および酸溶液に浸漬した後の引張強度が高か
った。
【0033】一方、比較例のガラスチョップドストラン
ドは、分散性が悪く、また従来例のガラスチョップドス
トランドから作製したガラス繊維不織布は、アルカリ溶
液および酸溶液に浸漬した後の引張強度が低かった。
【0034】尚、上記分散性は、水系分散液(白水)中
に所定量のチョップドストランドを投入し、所定時間攪
拌してから直ちに抄造した後、未分散チョップドストラ
ンドの有無を目視で観察することによって評価したもの
であり、未分散チョップドストランドが皆無であったも
のを良好とし、少しでも存在したものを不良とした。
【0035】またアルカリ溶液や酸溶液に浸漬した後の
引張強度は、まず一般に使用されるアクリルエマルジョ
ン20重量%で硬化させた重量50g/m2 のガラス繊
維不織布を手すき法により作製し、これを5×20cm
の寸法に切断することによって試験片を得た後、この試
験片を複数個用意し、アルカリ溶液である3%水酸化ナ
トリウム水溶液に10時間、酸溶液である3%塩酸水溶
液に3時間、および20%パラトルエンスルホン酸水溶
液に3時間各々浸漬した後、引張試験機によって測定し
たものであり。これらの値が高いほど、耐薬品性に優れ
ていることになる。
【0036】
【発明の効果】以上のように本発明のガラス繊維不織布
は、表面に耐薬品性の被膜が形成され、しかも湿式不織
布抄造時におけるガラス繊維の分散性に優れているた
め、床材の基材とした場合、寸法安定性に優れた床材が
得られ、またフェノール樹脂を用いた板材の基材とした
場合、フェノール樹脂を十分に硬化させることができ、
高い強度を有する成形体を得ることが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C03C 25/02 D06M 15/55

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、
    エポキシシランを含むシランカップリング剤、及びノニ
    オン系界面活性剤を含有し、前記ノニオン系界面活性剤
    が、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物また
    はポリエチレングリコール脂肪酸エステルである集束剤
    が塗布されたガラス繊維の切断物を用いてなることを特
    徴とするガラス繊維不織布
  2. 【請求項2】 集束剤が、固形分表示で、エポキシ樹脂
    0.5〜5.0重量%、硬化剤0.01〜5.0重量
    %、シランカップリング剤0.05〜0.5重量%、ノ
    ニオン系界面活性剤0.5〜5.0重量%を含有してな
    り、強熱減量が、0.1〜1.0重量%となるように付
    着したガラス繊維の切断物を用いてなることを特徴とす
    る請求項1のガラス繊維不織布
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