JP3187426B2 - ガラス用サイズ剤組成物、被覆ガラス繊維及び強化熱可塑性プラスチック - Google Patents

ガラス用サイズ剤組成物、被覆ガラス繊維及び強化熱可塑性プラスチック

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、サイズ剤組成物、被覆ガラス繊維及び強化
熱可塑性プラスチックに関する。これらのサイズ剤はア
セタール樹脂を強化するのに有益である。
背景技術 ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリアミド（ナイ
ロン）、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレン−
アクリロニトリルコポリマー、アクリロニトリル−ブタ
ジエン スチレン（ABS）コポリマー及びポリ塩化ビニ
ル（PVC）を含む多数の熱可塑性材料が利用できる。熱
可塑剤樹脂及びガラス繊維は熱及び圧力により有益な形
状にされる。これらの方法として、金型へのホスト樹脂
の射出成形、押出成形及び引抜成形が挙げられる。その
他の方法として、高温カレンダリング、注型、真空成
形、等が挙げられる。チョップトグラスファイバーはこ
れらの方法に供給されて、得られる複合材料を強化し、
かつ補剛する。
発明の開示 本発明は、 メラミンホルムアルデヒド樹脂 フェノキシ樹脂 エポキシシランカップリング剤 を含むサイズ剤に関する。
得られる被覆ガラス繊維は、ガラス繊維強化熱可塑性
プラスチックの改良された引張強さを生じる。本発明者
は、アセタール樹脂の複合材料の引張に関する特に予想
外の効果を見出した。
発明を実施する最良の方法 本発明のガラス用サイズ剤組成物は、当業者に公知で
あるフィラメント状ガラスに有益である。種々の型のガ
ラスフィラメント、例えば、“E"ガラス及びその他の型
のガラスが本発明者のサイズ剤でサイジングし得る。サ
イズ剤は広範囲の直径を有するガラスフィラメントに有
益であり、そしてガラスフィラメント（それらが繊維、
ロープ、ロービング、糸等に集められるか、否かを問わ
ない）に使用し得る。
本発明者が使用するメラミンホルムアルデヒド樹脂
は、Ｎ−メチロール官能基またはＮ−CH2−OR官能基を
有する化合物である。それはエーテル（ポリオキシアル
キル化）を含み、またはそれを含まないホルムアルデヒ
ドアミノプラスト樹脂である。これらの例は、メラミン
−ホルムアルデヒド、尿素−ホルムアルデヒド、アミド
−ホルムアルデヒド、もしくは必要によりアミノプラス
ト樹脂またはこれらの樹脂の混合物（共重合されている
か、否かを問わない）である。
本発明者が使用するフェノキシ樹脂は、あらゆる好適
な水分散性フェノキシ樹脂である。例えば、水分散性フ
ェノキシ樹脂はカルボキシル変性ポリヒドロキシエーテ
ルであってもよい。フェノキシ樹脂は米国特許第4,711,
924号明細書に記載されている。一つの特に好適な水分
散性フェノキシ樹脂は、ユニオン・カーバイド社から市
販されているPKHW−35である。
本発明の水性サイジング組成物のカップリング剤成分
は、シランのケイ素原子に結合された易加水分解性の結
合を有するオルガノシラン、またはその加水分解生成物
を含む。オルガノシランは、ケイ素原子に非加水分解性
の結合により結合されたエポキシ基、即ち、オキシラン
基を有してもよい。また、オルガノシランは、シランの
ケイ素原子に非加水分解性の結合により結合されたアク
リリル基またはメタクリリル基を有してもよい。アクリ
リル基またはメタクリリル基はアクリリルオキシ基また
はメタクリリルオキシ基であることが好ましい。オルガ
ノシランとして、構造R1Si（OR）２（式中、Ｒ及びR1は
実際にあらゆる有機基であってもよいが、メチルまたは
エチルの如き低級アルキル基が特に好都合であり、満足
である）を含むモノシランが挙げられる。オルガノシラ
ンの例は、３−グリシドキシ−１−プロピルトリメトキ
シシランの如きグリシドキシポリメチレントリアルコキ
シシランである。その他の例は、アクリルオキシ−また
はメタクリルオキシポリメチレントリアルコキシシラ
ン、例えば、３−メタクリリルオキシ−１−プロピルト
リメトキシシランである。ユニオン・カーバイド社から
Ａ−187として市販されるγ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシランの如きオルガノシランが好ましい。そ
の他の好適なカップリング剤は、ユニオン・カーバイド
社からＡ−174として市販されるγ−メタクリルオキシ
プロピルトリメトキシシランである。
本発明の水性サイジング組成物の滑剤成分は、その目
的に適したあらゆる通常液体または固体の滑剤であって
もよい。このような材料として、植物油及び動物油、種
々の型のワックス及びポリアルキレングリコールの脂肪
酸モノエステルの如き表面活性剤としてまた実用性を有
する或る種の材料が挙げられる。その他の滑剤は、エト
キシル化された脂肪酸またはジ酸、エトキシル化ノニル
フェノール、及びエトキシル化オクチルフェノールであ
る。
サイズ剤への酸の添加は主としてpH調節のためであ
る。使用される酸の量は、サイズ剤に5.5以下のpHを与
えるのに充分な量である。しかしながら、酸の量はサイ
ズ剤に約３〜約４の範囲内のpHを与えるように増加され
てもよい。
このサイズ剤の成分は通常の量で使用される。
サイズ剤は下記の成分（重量基準）を含むことが好ま
しい。
重量％ メラミンホルムアルデヒド樹脂 0.5〜14.0 フェノキシ樹脂 1.0〜33.0 エポキシシランカップリング剤 0.1〜3.5 滑剤 0.01〜0.2 酸 0.001〜0.1 水 残部 その全固形分は約１〜約25重量％であることが好まし
く、約３〜約10重量％であることが更に好ましい。
サイズ剤は下記の成分（重量基準）を含むことが更に
好ましい。
重量％ メラミンホルムアルデヒド樹脂 1.5〜5.5 フェノキシ樹脂 3.5〜13.5 エポキシシランカップリング剤 0.4〜1.5 滑剤 0.02〜0.1 酸 0.01〜0.1 水 残部 本発明の水性サイジング組成物は、一般に認められて
いる混合慣用技術に従って調製し得る。これらのサイジ
ング組成物は、あらゆる都合のよい方法を使用してガラ
ス繊維に施し得る。施される水性サイジング組成物の量
は狭く制限されないが、水性サイジング組成物中の不揮
発成分の希釈及び水性組成物が乾燥される前に繊維に最
初に施された水性組成物の一部の通常の機械的損失を考
慮して、ガラスの重量の約0.25〜約２％の量の本発明の
水性サイジング組成物の乾燥残渣を含むサイズ剤被覆物
をガラス繊維に付着するように調節されることが好まし
い。
水性サイジング組成物は、噴霧、浸漬またはあらゆる
その他の適当な手段により水性サイジング組成物で濡ら
され、または浸されたロール、パッド、またはその他の
適当な表面上でガラス繊維を引っ張ってガラス繊維に施
し得る。水性サイジング組成物中の不揮発成分の全濃度
は、使用される適用の手段、サイジングされるガラス繊
維の特性、例えば、それらの直径及び組成、並びにサイ
ジングされた繊維の目的とされる用途に所望される乾燥
サイズ剤被覆物の重量に従って広範囲にわたって調節し
得る。
工業上の利用可能性 本発明のサイジングされたガラス繊維は、成形される
物品の形状及び加工方法に応じて、モノフィラメントも
しくはマルチフィラメントストランドとして、また長い
実質的に連続の部材または短い細断された片として最終
の硬化樹脂物品中でそれにより強化される硬化性マトリ
ックス樹脂に混入し得る。本発明のサイジングされたガ
ラス繊維は、チョップドグラスファイバーの形態で使用
するのに特に適している。このような強化材の中で、一
般に約0.00635〜0.01905cm（0.0025〜0.0075インチ）の
直径及び約0.3302〜約5.08cm（0.13〜約2.00インチ）の
長さを有するガラス繊維が主要である。
前記のように、このサイズ剤は熱可塑性樹脂を強化す
るのに有益であるが、アセタール樹脂に特に有益である
ことがわかった。このエンジニアリング・プラスチック
は、自動車工業、家庭電化製品工業及び衛生器具工業に
多くの用途を有する。アセタール樹脂は重合して−Ｏ−
CH2−Ｏ−CH2−Ｏ−CH2−の反復単位を有するポリオキ
シメチレン熱可塑性プラスチックを形成する。
実施例Ｉ 好ましい水性サイジング組成物は下記の配合を有す
る。
重量％ メチル化メラミンホルムアルデヒド樹脂、 4.6 アメリカン・シアナミド社のサイメル（Cymel）373 水分散性フェノキシ樹脂、ユニオン・ 11.4 カーバイド社のPKHW−35 γ−グリシドキシプロピルトメトキシシラン 1.2 ユニオン・カーバイド社のＡ−187 ポリオキシエチレン（20）ソルビタン滑剤、 0.07 ICIアメリカ社のトゥイーン（Tween）65 塩化アンモニウム 0.12 酢酸 0.025 水 残部 その水溶液は8.44重量％の固形分及び5.5以下のpHを
有する。サイズ剤を、乾燥時のストランド固形分が約２
重量％の量になるような比率で通常の適用方法により個
々のガラス繊維に施した。
約0.3175cm（0.125インチ）の平均長さ及び約0.00088
9〜0.0009906cm（0.00035〜0.00039インチ）の繊維直径
を有するストランド長さのチョップドグラスファイバー
を含むガラス繊維をストランドから製造した。
実施例II サイジングされた繊維の成形された機械的性質を測定
し、市販の試料と比較した。夫々の試験の結果を以下に
示す。複合材料樹脂はセラニーズ社からのアセタール樹
脂であるセルコン（Celcon）Ｍ−90 C/360であった。
上記のデータは、本発明のサイズ剤でサイジングされ
たガラスが市販の試料と較べて有利であり、しかも対照
試料よりも大きな機械的強度を有することを示す。引張
強さ及び曲げが対照試料に対して特に改良された。成形
された試験片はまた市販の試料と較べて着色がかなり改
良された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 25/10 C08K 7/02 C08L 59/00 C08L 61/20

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｎ−メチロール官能基もしくはＮ−CH2−O
    R官能基またはその両方を有する化合物（式中、Ｒはア
    ルキル基である）；カルボキシル変性ポリヒドロキシエ
    ーテル；とエポキシシランカップリング剤を含むことを
    特徴とするガラス繊維用の水性サイズ剤組成物。
  2. 【請求項２】メラミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホル
    ムアルデヒド樹脂またはアミノホルムアルデヒド樹脂； フェノキシ樹脂；及び ケイ素原子に非加水分解性の結合により結合されたオキ
    シラン基を有するエポキシシランカップリング剤 を含むことを特徴とするガラス繊維用の水性サイズ剤組
    成物。
  3. 【請求項３】メラミンホルムアルデヒド樹脂； 水分散性フェノキシ樹脂； 低級アルキル基を有するエポキシシランカップリング
    剤； 滑剤；及び 酸 を含むことを特徴とするガラス繊維用の水性サイズ剤組
    成物。
  4. 【請求項４】メチル化メラミンホルムアルデヒド樹脂； 水分散性フェノキシ樹脂； γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン； ポリオキシエチレンソルビタン滑剤； 塩化アンモニウム； 酢酸；及び 水 を含むことを特徴とするガラス繊維用の水性サイズ剤組
    成物。
  5. 【請求項５】 重量％ Ｎ−メチロール化合物 0.5〜14.0 ポリヒドロキシエーテル 1.0〜33.0 カップリング剤 0.1〜3.5 水 残部 を含む請求の範囲第１項に記載のサイズ剤組成物。
  6. 【請求項６】 重量％ ホルムアルデヒド樹脂 1.5〜5.5 フェノキシ樹脂 3.5〜13.5 カップリング剤 0.4〜1.5 水 残部 を含む請求の範囲第２項に記載のサイズ剤組成物。
  7. 【請求項７】 重量％ ホルムアルデヒド樹脂 4.6 フェノキシ樹脂 11.4 シラン 1.2 滑剤 0.07 塩化物 0.12 酸 0.025 水 残部 を含む請求の範囲第４項に記載のサイズ剤組成物。
  8. 【請求項８】請求の範囲第１項に記載の水性組成物の乾
    燥残渣を含むサイズ剤被覆物を有するガラス繊維。
  9. 【請求項９】請求の範囲第４項に記載の水性組成物の乾
    燥残渣を含むサイズ剤被覆物を有するガラス繊維。
  10. 【請求項１０】繊維がチョップドグラスファイバーであ
    る請求の範囲第８項に記載のガラス繊維。
  11. 【請求項１１】繊維がチョップドグラスファイバーであ
    る請求の範囲第９項に記載のガラス繊維。
  12. 【請求項１２】ガラス繊維が請求の範囲第８項に記載の
    繊維であるガラス繊維強化熱可塑性プラスチック。
  13. 【請求項１３】ガラス繊維が請求の範囲第10項に記載の
    チョップドファイバーであるガラス繊維強化熱可塑性プ
    ラスチック。
  14. 【請求項１４】ガラス繊維が請求の範囲第９項に記載の
    繊維であるガラス繊維強化アセタール複合材料。
  15. 【請求項１５】ガラス繊維が請求の範囲第11項に記載の
    チョップドグラスファイバーであるガラス繊維強化アセ
    タール複合材料。
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