JPH05186248A - ファイバー表面に水溶性硬化可能フィルムを形成するための化学組成物および前記処理ファイバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】加工中の剪断力や水性媒体中の分散性と保留性
が良好な処理ファイバーを作製するための化学組成物を
提供する。 【構成】化学組成物は、水溶性であるが硬化可能なフィ
ルムをファイバー上に形成するのに有効な量で存在し、
約150センチポアズ未満の固有粘度を示す。組成物は、
カチオン滑剤または潤滑性界面活性剤、ポリマーマトリ
ックス適合性有機シランカップリング剤、エピクロロヒ
ドリンポリアミド付加物を含む。フィルム形成ポリマー
は、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルピロリド
ン）、またはポリ（ヒドロキシアルキルセルロース）ま
たはそれらの混合物等である。有機シランカップリング
剤は、アルコキシル化されたγアミノアルキルトリアル
コキシシラン、ポリアミノ有機シラン、メルカプト官能
性有機シラン、ビニル官能性有機シラン、またはウレイ
ド官能性有機シラン、またはそれらの混合物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はグラスファイバーなどの
ファイバーの表面に水溶性であるが硬化可能なフィルム
を形成し、剪断ファイバーへと良好に加工することがで
き、ウェットレイのパルプ状水溶液に容易に分散され、
また強度特性の良好なグラスファイバー含有紙へと製造
することができる処理ファイバーを作製するための化学
組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融ガラスからグラスファイバーを製造
するには、ガラス溶融炉のブッシング内の小さな穴を通
してファイバーを細形状にすることを含む。通常は、機
械的手段によりグラスファイバーを細形状にし、１つ以
上のストランドへと束ねて、次に連続ストランドとして
巻取り機に回収するか、もしくは湿潤剪断グラスファイ
バーストランドとして剪断した後回収する。細形状工程
の間、および非常に多くのグラスファイバーを１つ以上
のストランドに収束する前に、サイジング組成物として
知られる化学処理組成物が各々のグラスファイバーに塗
布される。この水性サイジング組成物は、特にファイバ
ーがストランドとして収束されるときグラスファイバー
にフィラメント間の摩耗が起こるのを防ぐために必要で
ある。また、サイジング組成物はグラスファイバーと、
補強材としてグラスファイバーを使用するマトリックス
との間の適合性を促進するために使用することもでき
る。回収された連続ストランドまたは剪断ストランドは
乾燥させることができる。もしくは、湿潤剪断ストラン
ドは乾燥させて包装するか、または湿潤状態のままで包
装することもできる。乾燥した連続グラスファイバース
トランドは剪断するかまたは他のグラスファイバースト
ランドと結合して粗紡糸を形成する。もしくは連続スト
ランドマットへと製造、または編み組みされる。このよ
うなステップはグラスファイバーの最終用途により異な
る。

【０００３】グラスファイバーは、紙状のシート物質の
製造のために剪断および連続ファイバー、ストランド、
マットそして補強ポリマー用の織物として使用されてい
る。複数のファイバーを有する剪断ストランドの作製
は、ストランドのすべてのファイバーを剪断するつもり
でストランドを剪断することを含む。剪断および連続グ
ラスファイバーは特別品、合成品、ファイバーボード、
パルプおよび複合紙における補足ファイバーとして使用
されている。また、グラスファイバーは、アスベストフ
ァイバー製の用紙の代替品であるグラスファイバー紙に
おいても使用されてきている。さらに、最近では、剪断
グラスファイバーおよび／またはストランドをシート状
不織マットにしたものが、屋根ふき板や組立屋根ふきシ
ステム（ＢＵＲシステム）でのセルロースマットなどの
有機フェルトの代替品として次第に利用されるようにな
っている。このようなシート状のマットは、通常は剪断
ファイバーまたは剪断ファイバーストランドを水溶液中
に分散して、剪断グラスファイバーおよび／またはスト
ランド製の不織マットへと形成する工程において製造さ
れる。シート状不織マット製品は、グラスファイバーの
マットをポリマーバインダーと接触させることにより製
造される。このようなマットを製造する工程の１つの例
として「ウェットレイ」工程がある。

【０００４】ウェットレイ工程は、剪断ファイバーまた
は剪断ストランドを通常は混合タンクの中で撹拌して水
性分散体を形成することを含む。普通はスラッシュまた
はパルプ状媒体と呼ばれる水性分散体は、シリンダーま
たはFourdrinier機、もしくはStevens Former、Roto Fo
rmer、Inver Former、およびVertiFormerなどのもっと
技術水準の高い機械によりウェットレイのシート状のマ
ットへと加工される。スラッシュはヘッドボックスから
可動ワイヤスクリーンまたは可動ワイヤカバーシリンダ
ーの表面へと沈澱する。スクリーンまたはシリンダー上
に沈澱したスラリーは、通常は吸い取りおよび／または
真空装置により水を除去して、そしてポリマーバインダ
ーを塗布して、シート状不織マットへと加工される。水
や余剰のバインダーは吸い取りおよび／または真空装置
により除去される。このバインダーの含浸した不織シー
ト状グラスファイバーマットは１つ以上のオーブンで乾
燥させそして硬化される。

【０００５】ウェットレイ工程の最近の変形例では、ス
ラッシュを製造するための水性分散体として従来の白水
よりもむしろ水泡が利用される。水泡は、グラスファイ
バーと１つ以上の表面活性剤と水に加えて、熱可塑性ポ
リマーの粒子も含有する。この工程については、米国特
許第4,882,114号、第4,670,331号、第4,690,860号、お
よび英国特許第1,129,757号および1,329,409号にさらに
詳しく述べられている。これらの特許はすべて本明細書
中に参考のために援用されている。

【０００６】グラスファイバーのシート状不織マットの
強度は、様々な最終用途のためのシート状不織マット製
造工程や速度に十分耐え得るものでなければならない。
さらに、グラスファイバーの仕上げやシート状マットの
強度は、ファイバーやマットを望ましい形態で、長期間
にわたり、粘着特性を失わず、またグラス上のサイジン
グ成分が硬化する場合でも最小限に押さえて、保管する
ことができる程の強さでなければならない。また、シー
ト状マットのグラスファイバーの仕上げは、保管したマ
ットを最終用途へと加工するとき、破損や使用中に静電
気が著しく生じることがないようなものでなければなら
ない。シート状不織マットを様々な最終用途へと加工す
ることが可能かどうかは、シート状マットの強度特性、
およびマット自体におけるグラスファイバーの構造と配
置の均質性に依存する。

【０００７】シート状不織マットにおける剪断グラスフ
ァイバーおよび／またはストランドの配置が均質である
と、マットと最終製品の強度が増大する。水性分散体か
ら剪断グラスファイバーおよび／またはストランドの均
質マットを作製するとき生じる問題は、グラスファイバ
ーは水性媒体中では容易に分散しないということであ
る。グラスファイバーを分散させることの困難性は、先
ずグラスファイバーを水に添加するときに起こる。この
分散性は、グラスファイバーは水性媒体においていくら
かは拡散し、ある程度再び凝集するという傾向によりさ
らに複雑になる。凝集したグラスファイバーを再び分散
させるのは非常に困難である。このように水性媒体にお
いてグラスファイバーはうまく分散しないために均質の
マットの形成が阻害され、またその結果形成されるシー
ト状マットまたは該マットを使用した製品の強度に悪い
影響を及ぼす。

【０００８】これらの問題を解決するために、ファイバ
ーやスラッシュに対して様々な化学処理剤が塗布されて
きた。これらの様々な処理剤を添加すると、複雑なこと
に、ウェットレイ工程にて水泡タイプの分散体と共に使
用すると、ファイバーから生産されるマットは均質性が
低下し、またその結果製品の物理特性が低下する要因と
なる。

【０００９】本発明の目的は、フィラメント間の摩耗を
十分に防ぎ、加工中の剪断力や、水性媒体中における化
学組成物の分散性と保留性が良好な、ファイバーを処理
するための化学組成物を提供すること、そしてこれによ
り水泡ウェットレイマット製造工程において良好な強度
特性を有する剪断グラスファイバーおよび／またはスト
ランドのさらに均質なシート状マットを形成することで
ある。

【００１０】本発明の別の目的は、強度特性の良好な１
つ以上のポリマーバインダーを有するシート状不織マッ
トを製造するのに有用である化学処理したグラスファイ
バーを提供すること、該マットにおけるファイバーを均
質に分布させること、そして水泡ウェットレイ工程にお
いてマット自体の加工性を良好にすることである。

【００１１】

【発明の要旨】従って、前述の目的および以下の開示に
見いだされるその他の目的は本発明により達成される。

【００１２】本発明の化学組成物は、未硬化状態におい
て水溶性であり、１またはそれ以上のファイバーの表面
の実質的な部分に付着している、硬化可能なフィルムを
有する処理ファイバーを生成する組成物であって、以下
の項目ａ）からｅ）を含む： ａ）約150センチポアズ未満の固有粘度を有し、フィル
ム形成に有効な量で存在する水溶性フィルム形成ポリマ
ー； ｂ）加水分解された、部分的に加水分解された、または
加水分解されていない有機官能性トリアルコキシシラン
およびその混合物であって、ここで、有機官能性とは、
樹脂適合性のことであり、第１アミンモノ有機官能基を
実質的に含まないことであり、該シランは、すべての形
態において、該組成物の固形分の約0.4から約20重量パ
ーセントの範囲内の量で存在する； ｃ）該組成物の固形分の約0.1から約15重量パーセント
の範囲内の量のカチオンファイバー滑剤； ｄ）約0.4重量パーセントから、処理されたファイバー
の水中における分散性に対して有害でない量までの範囲
内で存在する、エピクロルヒドリンポリアミド反応生成
物；および ｅ）該組成物をファイバーに付着させるための全固形分
および粘度を、該組成物に与える量で存在する水であっ
て、ここで、該組成物は、実質的にａ）アクリル凝集
剤、ｂ）室温において、蒸発または反応で、ファイバー
上のフィルムを硬化して非水溶性フィルムにする、ラテ
ックスをベースとしたポリマーフィルム形成ポリマー、
およびｃ）ポリ（オキシエチレン）ホモポリマーを含ま
ない。

【００１３】好適な実施態様においては、上記フィルム
形成ポリマーは、ポリ（ビニルアルコール）ポリマーま
たはコポリマー、加水分解されたポリ（ビニルアルコー
ル類）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ヒドロキシ
アルキルセルロース）、およびこれらのポリマーを調製
するためのモノマーのコポリマーからなる群から選択さ
れ、該ポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはコポリ
マーが、約22,000から105,000より大きい範囲の平均分
子量である、低、中、または高分子量を有し、水溶性に
なるのに十分な程度に完全または部分的にポリ（酢酸ビ
ニル）から加水分解された状態で、水溶性、乳化性また
は分散性を有し、様々な分子量の混合物を含む、一般に
少なくとも約50％の加水分解物であり、ここで、該ポリ
マーは、該化学組成物の非水固形分の約98重量パーセン
トまでの範囲の量で存在する、化学組成物。

【００１４】好適な実施態様においては、上記カチオン
滑剤は、脂肪族アルキル−2−イミダゾリン、アミンオ
キシド類、ポリオキシアルキレンアルキルアミン類、1
−（2−ヒドロキシアルキル）−2−アルキル−2−イミ
ダゾリン、2−ヒドロキシ−アルキル−2−イミダゾリ
ン、閉環を生じさせる条件下で、脂肪酸類またはカルボ
ン酸類をポリアルキレンポリアミン類と反応させること
によって形成され得る、n−アルキル−N−アミドアルキ
ルイミダゾリン類のクラスの化合物を含むアルキルイミ
ダゾリン誘導体類；N,N,N',N'テトラキス置換エチレン
ジアミン誘導体類、ロジン由来のアミン類；ポリオキシ
エチレン脂環族アミン類；ポリオキシエチレンジヒドロ
アビエチルアミン類；およびカルボン酸類または脂肪酸
類とダイアミン類またはポリアミン類との反応生成物；
およびジアルキレンまたはポリアルキルアミン類とその
ポリアルコキシル化誘導体類からなる群から選択され、
ここで、該滑剤が、該水性化学組成物の固形分の約5か
ら約30重量パーセントの範囲の量で存在する。

【００１５】好適な実施態様においては、上記有機官能
性シランカップリング剤は、潤滑化され、アルコキシル
化されたγアミノアルキルトリアルコキシシラン、ポリ
アミノ有機シラン、メルカプト官能性有機シラン、ウレ
イド官能性有機シラン、ビニル官能性有機シランおよび
その混合物からなる群から選択される。

【００１６】好適な実施態様においては、上記組成物に
おいて、水が、該水性化学組成物に全固形分を与えるの
に有効な量で存在し、それによって、該組成物の粘度が
該組成物をファイバーに付着させるのに有効となり、60
^oC以下において約0.6から約50センチポアズの範囲であ
る。

【００１７】好適な実施態様においては、上記エピクロ
ロヒドリンポリアミド付加物の量は、該化学組成物の固
形分の0.5から約15重量パーセントまでの範囲内であ
る。

【００１８】好適な実施態様においては、上記処理され
たグラスファイバーストランドはLOIを基準にして約0.0
01から約1.5重量パーセントの量で、未硬化水溶性フィ
ルムとしてグラスファイバー類上に存在する。

【００１９】好適な実施態様においては、上記グラスフ
ァイバー類は、約1/16インチから約3インチの範囲内の
長さを有する。

【００２０】本発明の化学組成物は、未硬化状態におい
て水溶性であり、１またはそれ以上のファイバーの表面
の実質的な部分に付着している、硬化可能なフィルムを
有する処理グラスファイバーを生成する組成物であっ
て、以下の項目ａ）からｅ）を含む： ａ）約50センチポアズ未満の固有粘度を有する、水溶性
フィルム形成ポリマーであって、該フィルム形成ポリマ
ーは、ポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはコポリ
マー、加水分解されたポリ（ビニルアルコール類）、ポ
リ（ビニルピロリドン）、ポリ（ヒドロキシアルキルセ
ルロース）、およびこれらのポリマーを調製するための
モノマーのコポリマーからなる群から選択され、該ポリ
（ビニルアルコール）ポリマーまたはコポリマーが、約
22,000から105,000より大きい範囲の重量平均分子量で
ある、低、中、または高分子量を有し、水溶性になるの
に十分な程度に完全または部分的にポリ（酢酸ビニル）
から加水分解された状態で、水溶性、乳化性または分散
性を有し、様々な分子量の混合物を含む、一般に少なく
とも50％の加水分解物であり、ここで、該ポリマーが、
該化学組成物の非水固形分の約80から約98重量パーセン
トまでの範囲の量で存在する； ｂ）加水分解された、部分的に加水分解された、または
加水分解されていない有機官能性トリアルコキシシラン
およびその混合物であって、ここで、該有機官能性物質
は、潤滑化され、アルコキシル化されたγアミノアルキ
ルトリアルコキシシラン、ポリアミノ有機シラン、メル
カプト官能性有機シラン、ウレイド官能性有機シラン、
ビニル官能性有機シランおよびその混合物からなる群か
ら選択され、第１アミンモノ有機官能基を実質的に含ま
ない該シランは、すべての形態において、該組成物の固
形分の約0.4から約10重量パーセントの範囲内の量で存
在する； ｃ）脂肪族アルキル−2−イミダゾリン、アミンオキシ
ド類、ポリオキシアルキレンアルキルアミン類、1−（2
−ヒドロキシアルキル）−2−アルキル−2−イミダゾリ
ン、2−ヒドロキシ−アルキル−2−イミダゾリン、閉環
を生じさせる条件下で、脂肪酸類またはカルボン酸類を
ポリアルキレンポリアミン類と反応させることによって
形成され得る、n−アルキル−N−アミドアルキルイミダ
ゾリン類のクラスの化合物を含むアルキルイミダゾリン
誘導体類からなる群から選択され、該組成物の固形分の
約0.1から約10重量パーセントの範囲の量で存在する、
カチオンファイバー滑剤； ｄ）該組成物の非水固形分の約0.4から約10重量パーセ
ントの範囲内の量で存在するエピクロロヒドリンポリア
ミド反応生成物；および ｅ）約1から約25重量パーセントの範囲内の全固形分お
よび該組成物を該グラスファイバーに付着させるための
粘度を該組成物に与える量で存在する水であって、該組
成物は、実質的にａ）アクリル含有凝集剤、ｂ）室温に
おいて、蒸発または反応で、ファイバー上のフィルムを
硬化して非水溶性フィルムにする、ラテックスをベース
としたポリマーフィルム形成ポリマー、およびｃ）ポリ
（オキシアルキレン）ポリマー類を含まない。

【００２１】好適な実施態様においては、上記処理され
たグラスファイバーストランドは、LOIを基準にして約
0.001から約1.5重量パーセントの量で、未硬化の水溶性
フィルムとしてグラスファイバー類上に存在する。

【００２２】好適な実施態様においては、上記グラスフ
ァイバー類は、約1/16インチから約3インチの範囲内の
長さを有する。

【００２３】本発明は、グラスファイバーのような無機
質酸化ファイバーなどのファイバーを処理するのに有用
である水性化学組成物を提供する。この組成物は150セ
ンチポイズより小さい固有の粘性を持つ少なくとも１つ
の水溶性フィルム形成ポリマーまたはコポリマーと、マ
トリックス樹脂に適合性のある有機的に機能するアルコ
キシルシランとを含有する。ここで、有機部分は本質的
には基本的なモノアミン機能が欠如しており、アルコキ
シ基は１〜３個で、加水分解可能もしくは不可能であ
る。該組成物はまた水溶性で分散および／または乳濁可
能なカチオン潤滑剤と、１つ以上のカチオンエピクロロ
ヒドリンポリアミド付加物とを含有する。組成物は、水
性化学処理組成物の粘度が少なくとも150センチポイズ
となるような効果量の水を含有する。水以外の組成物の
量は、該化学組成物の固形物または非水成分の重量パー
セントに基づいた範囲内で変動可能である。重量パーセ
ント量における範囲は、フィルム形成ポリマーまたはコ
ポリマーは有効フィルム形成量、有機官能性シランは約
0.4〜20、カチオン潤滑剤は約0.1〜15、そしてカチオン
アミンポリマーエピクロロヒドリンは約0.4から水中の
処理ファイバーの分散性を阻害しない量までである。さ
らに、組成物は本質的にはアクリル含有凝集剤ポリマ
ー、ラテックスをベースとしたフィルム形成ポリマーお
よびポリ（オキサルキレン）ホモポリマーは含まない。

【００２４】水性化学処理組成物をグラスファイバーに
塗布することは、スプレー、ディップ、ローラー塗布な
どの既知の方法により行う。粘度の測定は当業者にとっ
て既知の方法により行う。例えば、少なくとも150セン
チポイズという、好ましくは、さらに直径の小さいファ
イバーではもっと低い、粘度の測定は１号スピンドルの
回転速度を30 rpmにしてBrookfield粘度計により行われ
るが、他の同等の測定手段を使用することも可能であ
る。

【００２５】本発明は別の面では、水性化学組成物また
は水性化学組成物の水分を低減した残余物のフィルムま
たはコーティングを有する化学処理したファイバーを含
む。該処理ファイバーは連続ファイバーストランドまた
は剪断ファイバーストランドなどいかなる形態でもよ
い。これらは湿潤剪断または乾燥剪断ストランドとして
製造される。剪断処理ファイバーストランドが水性媒体
中で分散されるとき、水性媒体に分散剤を使用する必要
はないとおもわれるが、所望なら、処理グラスファイバ
ーは分散剤の機能を干渉しないため、分散剤を使用する
ことも可能である。

【００２６】

【発明の構成】本発明の組成物は、ファイバーが連続フ
ァイバーストランドのストランドへと収束されるとき
は、または剪断ファイバーおよび／またはストランドの
形態であるときは、ファイバーに対して良好な保護特性
を提供することができる。以下の明細書および特許請求
の範囲においては、ファイバーとストランドを集合的に
ファイバーと呼ぶ。ファイバーは、弾性率の高いもので
あればいかなるファイバーでもよく、このようなファイ
バーの例としては、ガラス、炭素、セラミックファイバ
ー、およびKevlarおよびNomexの商品名で販売されてい
るアラミドファイバーなどのファイバーを含むがこれら
に限定されるものではない。これには通常は10,000メガ
パスカルより高い（弾性）率のファイバーを含む。本発
明の剪断処理ファイバーは水性媒体または白水システム
中に分散可能であり、これは分散剤を用いなくても良好
な分散性を示す。本発明の化学組成物を有する剪断ファ
イバーは水泡白水パルプ状媒体またはスラッシュを使用
するウェットレイ工程と共に使用すると特に好適であ
る。このような媒体の１例としては、米国特許第4,882,
114号、第4,670,331号、第4,690,860号、および英国特
許第1,129,757号および1,329,409号にて公開されたもの
などの、分散した熱可塑性粒子を有する水泡媒体があ
る。これらの特許は本明細書において参考のため援用さ
れている。ファイバーのシート状不織マットを製作し使
用するには、マットをスタンプ可能または成形可能なフ
ァイバー補強の熱可塑性物質などの最終製品や、屋根板
やその他の屋根ふき製品または床張り製品へ加工するこ
とが可能な程度の強度特性が必要である。このような最
終製品のために必要な特性とは以下のものを１つ以上含
む。すなわち、引き裂き強さ、柔軟性、そして湿潤、乾
燥、および高温湿潤での引っ張り強さが良好であること
である。従って、熱可塑性ポリマーとバインダーを含有
するシート状不織マットの強度特性を実現させる一方
で、最終製品のこれらの特性も保持しなければならな
い。

【００２７】これらの特性の全てではなくとも、その大
部分は、ファイバーを使用することによって、好ましく
は本発明の水性化学組成物による処理またはこれにより
被覆されたグラスファイバーを使用することによって、
向上し得ることが発見された。これらの分野における良
好な特性は、以下のものによって得られる。即ち、ファ
イバー上の化学組成物を構成する化学成分の影響、化学
組成物とファイバー表面との相互関係、並びにファイバ
ー表面への処理と不織シート状マットを作製するために
用いられるポリマーバインダーおよび熱可塑性ポリマー
との相互関係によって得られる。

【００２８】本明細書および特許請求の範囲において、
以下に定義された用語の意味は、次の通りである。

【００２９】水溶性のポリ（ビニルアルコール）の「有
効フィルム形成分子量」とは、ポリマー自体が、固体又
は液体の、合着され一体化されたフィルムを形成するこ
とを可能にする、さらに、そのフィルムがファイバーな
どの湾曲面上において一体となりほぼ連続した形状を維
持することを可能にするような分子量である。

【００３０】「白水システム」は、水溶液中にグラスフ
ァイバーを分散させたものであり、多数の分散剤、増粘
剤、軟化剤、硬化剤、または分散もしくは乳化した熱可
塑性ポリマーを含有し得る。多様な白水システムの例と
しては、ダウケミカル社（Dow Chemical Company）から
入手可能なセパランポリマー（Separan polymer）など
のポリアクリルアミドを有する水溶液を単独で、あるい
は高い材料濃度で高粘度の水溶液を提供するためにヒド
ロキシエチルセルロースなどの縣濁助剤とともに用いる
ものがある。また、白水システムには、米国特許第4,17
9,331号に示された多くのアミンオキシド界面活性剤の
内の何れかを有するものがある。ポリアクリルアミドの
例としては、米国特許第4,395,306号に示されるものが
ある。白水システム中には、ポリアクリルアミドまたは
アミンオキシドなどの化学薬剤に加えて、米国特許第4,
265,704号に示されているようなポリエチレンポリアミ
ンと脂肪酸とのアミド縮合生成物のポリエトキシル化誘
導体などの界面活性剤も少量存在していてもよい。ま
た、当業者に公知のように、白水システムには他の多く
の化学薬品を添加できる。

【００３１】水溶性のフィルム形成ポリマーが水性化学
組成物中に存在していることにより、水性化学組成物を
ファイバーに塗布した後にその水分量を減少させてファ
イバー上にポリマーのコーティングまたはフィルムが形
成される。また、ポリマーは、室温よりも低い温度でフ
ィルムを形成できるものであることが好ましい。この特
徴は、「エマルジョンビヒクルの最低フィルム形成温
度」のためのテストによって決定される。これは、アメ
リカ材料試験協会（ASTM）の第2358-68号のテストであ
る。さらに、水溶性ポリマーは、少なくとも、高温でエ
ピクロルヒドリンポリアミド付加物とある程度架橋する
までは水溶性である。ポリマーは、ファイバー表面上の
組成物を空気乾燥しただけで硬化フィルムまたは塗膜を
形成するものであってはならない。適切なポリマーとし
ては、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルピロリ
ドン）、ポリ（ヒドロキシプロピルセルロース）のよう
なポリ（ヒドロキシアルキルセルロース）、これらおよ
びこれらのポリマーを作るために用いられるモノマー類
のコポリマーがある。好ましいフィルム形成剤は、ポリ
（ビニルアルコール）であり、これはポリビニルアルコ
ール技術を熟知した者に公知のいずれかの方法によって
調製され得る。ポリ（ビニルアルコール）は、有効フィ
ルム形成分子量を有しており、約22,000から105,000を
越える重量平均分子量の範囲における、低、中、高分子
量を有していてもよい。ポリ（ビニルアルコール）は、
ポリ（ビニルアセテート）を完全にまたは部分的に加水
分解したものであり得る。その部分的な加水分解の程度
は、水溶性を得るために充分なものであり、一般に少な
くとも約５０パーセントの加水分解である。また、種々
の分子量の加水分解ポリ（ビニルアルコール）の混合物
を用いることもできる。ポリ（ビニルアルコール）は、
ポリ（ビニルアセテート）から加水分解またはエステル
交換反応によって形成され得る。このような出発物質を
当業者に公知の態様で重合することによって、ポリ（ビ
ニルアルコール）の所望の分子量に近いものを得る。ポ
リ（ビニルアルコール）を生成するための出発物質とし
て使用するポリ（ビニルアセテート）は高い結晶性を有
するポリ（ビニルアルコール）を生ずるものであっては
ならない。結晶性が高くなるに従って、ポリ（ビニルア
ルコール）の水溶性は低下する。ポリ（ビニルアルコー
ル）は水溶性であることが好ましい。

【００３２】加水分解の割合が約８７パーセントから約
８９パーセントまでの範囲でありかつ重合度が高すぎる
ことのない固体ポリ（ビニルアルコール）は、容易に水
に溶解し得る。重合度がより高いかまたは加水分解の割
合がより高いポリ（ビニルアルコール）においては、ポ
リマーは当業者に公知のいずれかの技術によって水性エ
マルジョンまたは水性分散体に調製され得る。例えば、
加水分解の割合が約９８パーセントから約９８．８パー
セントまでの完全加水分解ポリ（ビニルアルコール）
は、高温水から熱湯にのみ溶解する。完全加水分解ポリ
（ビニルアルコール）が室温で水と結合するものであれ
ば、ポリマーのエマルジョンまたは分散体を使用しなけ
ればならない。ポリ（ビニルアルコール）のオイル−イ
ン−ウォーター（oil-in-water)エマルジョンを形成す
る際には、アセトンまたはｎ−プロパノールなどの溶剤
が水の安定性向上には有用である。部分加水分解ポリ
（ビニルアセテート）を使用すると、水溶液中に多量の
ポリ（ビニルアルコール）が存在して水の方がが少量の
成分となる場合でなければ、ポリ（ビニルアルコール）
の水溶液を室温で調製することができ、しかもエマルジ
ョンまたは分散体の形態にする必要はない。一般に、ポ
リ（ビニルアルコール）は冷水には溶解しないが、ぬる
ま湯または高温水中で溶解させて、沈澱を防ぐために攪
はんしつつ冷却することができる。加水分解の程度が約
８７〜８９パーセントである場合に存在するような、残
留アセテート基がある程度ポリ（ビニルアルコール）上
に存在していると、ポリ（ビニルアルコール）の水溶性
が向上する。しかし、ポリ（ビニルアルコール）上のア
セテート基の数が増加すると、加水分解程度のさらに低
いポリマーの水溶性が低下する。例えば、３０モルパー
セントのアセテートを持つ（５０パーセントの加水分
解）ポリ（ビニルアルコール）は水とアルコールとの混
合物にのみ溶解し得る。

【００３３】有用なポリ（ビニルアルコール）の例とし
ては、１パーセントの残留アセテート基とポリマーに可
撓性を与えるために５％未満のメチルメタクリレートコ
モノマーとを有しておりかつ約25,000から約35,000まで
の重量平均分子量を持つ低分子量ポリ（ビニルアルコー
ル）などがあるがこれに限定されない。使用できる市販
のポリ（ビニルアルコール）の例としては、E.I.デュポ
ンドネモーア（E.I. duPont de Nemours Co.）の低分子
量型のエルバノール（Elvanol）T-66ポリ（ビニルアル
コール）がある。８７〜８９パーセントの割合で加水分
解された中分子量型のポリ（ビニルアルコール）には、
ビノル（Vinol）WS 53または523材料がある。これはエ
アプロダクトケミカル社（Air Products and Chemical
s, Inc.）から市販されている。この材料は１１から１
３パーセントまでの残留アセテート部分および77,000か
ら79,000までの数平均分子量（Mn）の範囲の分子量を有
する。他の有用なポリ（ビニルアルコール）としてはエ
アプロダクト社（Air Products Co.）のビノル（Vino
l）WS-51または205材料がある。この材料は約30,000以
下の重量平均分子量（Mw）および約１１から約１３パー
セントまでの残留アセテートレベルを有する。

【００３４】使用できるポリ（ビニルアルコール）コポ
リマーの例としては、ビニルアセテート、不飽和脂肪族
ジカルボン酸、ジアルキルエステル、アクリル酸アルキ
ルエステル、ビニルアルキルエーテル、クロトン酸およ
びオレフィンコモノマー、マレイン酸モノアルキルエス
テル、ラクトン環、メチルメタクリレートなどを有する
コポリマーがあるがこれに限定されるものではない。

【００３５】ポリ（ビニルアルコール）ポリマーを得る
ための加水分解に有用なビニルエステルには、ビニルア
セテート、ビニルプロピオネート、ビニルフォメートな
どがある。ただし、通常ビニルアセテートを使用する。
また、一方ではそのエステルおよび無水型を実質的に含
まないイタコン酸から、他方ではビニルエステルの典型
的な種としてのビニルアセテートから、アルコール溶剤
中で遊離ラジカル重合によってポリ（ビニルアルコー
ル）樹脂を生成することができる。これらのポリマーを
酸またはアルカリ条件下で加水分解する。アルカリ金属
水酸化物の水溶液および塩基性触媒によるアルコール分
解を用いてアルカリ条件を与える。ナトリウムメトキシ
ドまたは水酸化ナトリウムを用いる市販のメタノリシス
法もまた有用である。酸加水分解は好ましくない。得ら
れるカルボキシル基および側鎖が、ポリ（ビニルアルコ
ール）樹脂の可溶性を阻害し得るラクトン環（分子内の
エステル）を形成し易くなるためである。

【００３６】さらに、水性化学組成物中には、１個以上
の、水溶性の、分散可能な、および／またはエマルジョ
ン化可能なカチオンポリアミドポリマーおよびエピクロ
ルヒドリン付加物が存在する。これらの重合剤は、処理
されたファイバー上の組成物に対して、高温加熱時に硬
化する作用を付与することができるものであると、発明
の範囲を限定することなく、信じるものである。この場
合の高温とは、温暖な地域での大気室温を超えるもので
あろう。さらに、この硬化は、ある程度の、ポリ（ビニ
ルアルコール）などのフィルム形成ポリマーとの架橋、
並びにバインダー反応性カップリング剤および不織シー
ト状マットのバインダーとの相互結合による結果である
と信じるものである。典型的なバインダーには、ポリ
（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルアセテート）、カ
ルボキシメチルセルロース、澱粉、尿素ホルムアルデヒ
ド、メラミンホルムアルデヒド、フェノールホルムアル
デヒド、エピクロルヒドリン、アミノ樹脂およびそのア
ニオンまたはカチオン変成体、並びに種々の樹脂の混合
物がある。これらの樹脂物質には、未反応の、パラホル
ムアルデヒドヘキサメチレンテトラミンのような、ホル
ムアルデヒド、アルデヒドドナー、またはメチレンドナ
ーなど、および尿素ホルムアルデヒド中のＮーメチロー
ル基のようなメチロール基を有するものがあり得る。付
加物は、過剰なアルデヒドもしくはメチレンドナーまた
はホルムアルデヒドおよびメチロール基と反応し得る。
これらの反応は、メチレン結合もしくは２分子反応によ
るメチレンおよびエーテル結合の形成、および／または
メチレン尿素の形成並びに重合反応などである。

【００３７】ポリアミド−エピクロルヒドリン付加物
は、ポリマー中のアミン基に関連するエピクロルヒドリ
ン官能性を備えたポリアミド骨格構造を持つことができ
る。これらの付加物は、当業者に公知の何れかの方法に
よって生成され得る。そのような方法の一つとして、琥
珀酸、マレイン酸、テレフタール酸、またはアジピン酸
などの、何れかのポリカルボキシル酸とポリアルキレン
ポリアミンとを反応させるものがある。その結果生じた
長鎖ポリアミドを、エピクロルヒドリンと反応させる。
付加物を生成するために反応させるこれらの物質の量
は、約０．９モルから約１．５モルまでのエピクロルヒ
ドリン当量のポリアミドを生ずるような量である。付加
物は、以下の式に類似の、繰り返し単位構造を有し得
る。

【００３８】

【化１】 上記構造において、「ｘ」は塩化物イオンまたは他の何
れかのハロゲンイオンであってもよい。「ｎ」はポリマ
ー鎖において繰り返される整数を示す。これは、ポリマ
ーのＭｎ、およびエピクロルヒドリン官能性に対するポ
リアミド官能性のモル比のための特定の値である。使用
できる適切なエピクロルヒドリンポリアミド樹脂付加物
の例としては、ジョージア州アトランタのジョージアパ
シフィック社の樹脂事業部（Georgia Pacific Company,
Resin Division, Atlanta, Georgia）による商品名Ｇ
Ｐ２９２５のものが市販されているがこれに限定される
ものではない。このポリアミドは、琥珀色の液体であっ
て、その固形分含有率は２０から２０．５パーセント、
粘度は１４０から２００センチストローク、比重は１．
０４から１．０５、１ガロン当りの重量は８．７ポン
ド、ｐＨは２５゜Ｃで６．９から７．３、沸点は１００
゜Ｃ、引火点は無いものから沸騰状態までであり、保存
期間は２５゜Ｃで６カ月である。さらに、ポリアミド樹
脂は遊離エピクロルヒドリンのこん跡があってもよい。
他の適切なこのような樹脂付加物には、ポリカップ（Po
lycup）1884、2002、および／または172樹脂付加物があ
る。これらの材料の全固形分は３５から１２．５重量パ
ーセントまでの範囲であり、摂氏２５度における比重は
１．１２から１．０３である。水性化学組成物中のエピ
クロルヒドリンの量は、化学組成物の非水性固体の約
０．１重量パーセントから、泡沫スラッシュまたはパル
プ化媒体中のファイバーの分散性が低くなるような量ま
での範囲にある。一般に、組成物中の付加物の量をこの
上限までとすることによって、不織シート状材料の強度
特性が向上する。

【００３９】水性化学処理組成物にはまた、樹脂適合性
有機シランカップリング剤があるが、この適合性は泡末
のパルプ化媒体中の熱可塑性ポリマ−粒子に関するもの
である。このポリマ−は、最終的には、加工後、ファイ
バ−強化された打ち抜き加工可能シ−トの熱可塑性ポリ
マ−となる。 シランは以下の物から選ばれる：ポリア
ミノ有機シラン、メルカプト官能性有機シラン、ウレイ
ド官能性有機シラン及び／またはビニルトリエトキシシ
ランのようなビニル含有シラン。これらの有機シランカ
ップリング剤は加水分解されないか、部分的あるいは全
体的に加水分解される。有機官能性シランの量は、非水
性成分あるいは固形組成物の約0.5から20重量パ−セン
トの間であり、約0.5から10重量パ−セントが望まし
い。

【００４０】これらの有機官能性シランカップリング剤
の有機部分は低アルキルまたは８炭素原子未満の脂肪族
炭化水素から選ばれる二官能性の有機基である。この有
機カップリング剤のなかで酸素と結合される有機グル−
プは、低アルキルまたは８炭素原子未満および好ましく
は５炭素原子未満の脂肪族炭化水素から選ばれる同じく
異なる有機部分でありうる。 有機シランのカップリン
グ剤の例としては、ユニオンカ−バイド社（Union Carb
ide Corporation)から市販されている製品番号A-1108等
のエトキシル化−γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン（A-1120）等のポリアミノ有機官能性シ
ランカップリング剤、ポリアミノ有機シランカップリン
グ剤であるユニオンカ−バイド社より市販の物質（A-11
30）、製品番号A-1160で市販されているメタノ−ル50％
の、Ｈ₂ＮＣＯＮＨＣ₃Ｈ₆Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃の構造をも
つウレイドシラン、および製品番号A-151でユニオンカ
−バイド社より市販のビニルトリオキシシランのような
ビニルシランがあるがこれに限定されるべきではない。
他の型の有機シランカップリング剤は必要ではない。前
記の有機官能性シランカップリング剤が充分な機能を果
たすからである。7169-13として市販のビス−トリメト
キキシシリルエタンのようなシランは、ウレイド官能性
シランと結合し得る。さらに別の型の有機シランカップ
リング剤を加えてもほとんど効果向上を得ることはな
い。この有機シランは単一もしくは第一級のアミンの有
機官能性あるいは有機部分を本質的に持たない。

【００４１】本発明の化学組成物は一つ以上の水溶性、
分散性、あるいは乳化性のカチオン滑剤界面活性剤を含
んでいる。これらの滑剤は一つ以上の第一級、第二級、
および／または第三級アミン部分を有し得るか、テトラ
エチレンペンタミン及びステアリン酸のアルキルイミダ
ゾリン反応生成物で有り得る。カチオン滑剤界面活性剤
の例としては、Ｎ−アルキルトリメチレンジアミン、２
−アルキル−２−イミダゾリンまたは１−（２−アミノ
エチル）−２−アルキル−２−イミダゾリンのような脂
肪族モノ、ジ、およびポリアミンがあるがこれに限定さ
れるものではない。この例において、それぞれアルキル
基はソヤアルキル、タロ−アルキル、ココアルキル、９
−オクタ−デシル、またはこれらのアルキルの混合物、
あるいは、ヘプタデシニル、ウンデシルまたはヘプタデ
シル、ノニルまたはこれらのアルキルの混合物であり得
る。またこの例における化合物は水溶性、分散性、ある
いは乳化性である。また、次のような化合物も使用でき
る。即ち、アミンオキシド、ポリオキシアルキレンアル
キルアミン、１−（２−ヒドロキシアルキル）−２−ア
ルキル−２−イミダゾリン、２−ヒドロキシアルキル−
２−イミダゾリン、もしくはＮ，Ｎ，Ｎ’−テトラキス
置換アルキレンジアミン誘導体、またはロジン由来のア
ミンが使用できる。これらの化合物において、アルキル
基は、セチル、ラウリル、ミリスチル、ステアリル、コ
コ、水素化されたタロ−、ヘキサデシル、タロ−オクタ
デシル、ポリオキシアルキレンのアルキル基、脂肪族お
よび樹脂モノアミンであり得る。またこれらの化合物に
おけるアルキレンはエチレン、または、約８から約２２
までの炭素原子を有する当量のアルキル基、大豆油およ
び醤油である。他の有用なカチオン界面活性剤として
は、ポリオキシエチレンアルキルおよび脂環式アミンが
あり、これらにおいて、前述したアルキル基のいずれか
および公知の脂環式基のいずれかを使用できる。これら
のカチオン物質は、ニュ−ヨ−ク州のインタ−サイエン
ス百科辞典株式会社（The Interscience Encyclopedia,
Inc.,N.Y.)のKirk and Othmer著「化学技術百科辞典(E
ncyclopediaof Chemical Technology)」19巻の554〜563
ペ−ジに詳述されている。これらのカチオン物質には、
ポリオキシエチレン直鎖アルキルアミン及びポリオキシ
エチレンジヒドロアビエチルアミンなどのようなものが
ある。また、カルボン酸、脂肪酸とジもしくはポリアミ
ン、またはジアルキレンもしくはポリアルキレンアミン
との縮合反応生成物およびこれらのポリアルコキシ化さ
れた誘導体も有用である。特に有用なカチオン界面活性
剤の種類としては、ｎ−アルキル−Ｎ−アミド−アルキ
ルイミダゾリンを含むような種類のアルキルイミダゾリ
ン誘導体である滑剤カチオン界面活性剤があり、これ
は、脂肪酸やカルボン酸を、閉環を形成される条件下で
ポリアルキレンポリアミンと反応させることによって形
成することができる。テトラエチレンペンタミンとステ
アリン酸との反応はこのような反応の例である。これら
のイミダゾリンは米国特許第2200815号にさらに詳述さ
れており、他のイミダゾ−ルは米国特許第2267965号、2
268273号、2353837号に記載されている。最も有益なカ
チオン滑剤界面活性剤は、ニュ−ジャ−ジ−州リンドハ
−スト（Lyndhurst)のリンダルケミカル社（Lyndal Che
mical Co.,N.J.)からカチオン−Ｘ軟化剤という商品名
で市販されている。

【００４２】処理組成物中のカチオン界面活性剤の量
は、一般に、水性化学組成物の固形分の約0.1から約15
重量パ−セントの範囲である。好ましくは、カチオン滑
剤の量は、この範囲内で、カチオン界面活性剤中に存在
するカチオン基の数および種類ならびにカチオンエピク
ロロヒドリンポリアミド付加物の種類によって変化す
る。カチオン滑剤界面活性剤の量は、付加物が高いカチ
オン性を有するときには前述の範囲内で低く、反対に、
カチオン性が付加物に対して低いときには、この範囲内
で高い。

【００４３】前述の化学化合物に加えて、本発明の化学
組成物は、他の多くの化学化合物を有しており、それら
は、水性媒体中に分散されるグラスファイバ−を処理す
るための水性処理組成物において有用であることが知ら
れている。化学組成物は本質的に、モノアミノ有機官能
性シランを欠いており、なぜなら、この物質は他のシラ
ンカップリング剤よりも素早く水中でオリゴマ化する傾
向があるためである。さらに、化学組成物は、本質的
に、４級化されたアミン機能を有する中間−高カチオン
ポリマ−またはコポリマ−、すなわちポリ（アクリル系
アクリルアミド）のようなアミン機能も有するアクリル
官能性モノマ−のすくなくとも４０パ−セントであるポ
リマ−やコポリマ−のようなアクリル含有凝集ポリマ−
を欠いている。これらの物質は実際、熱可塑性ポリマ−
粒子をもつ不織マット構造の物理的性質を低下させる。
さらに、その化学組成物は、本質的に、ポリマ−を形成
するラテックスをベースとしたフィルムを欠いている。
これらの物質は、ファイバ−上に加熱硬化されてフィル
ムを形成する硬化可能水溶性コーティングよりもむし
ろ、グラスファイバ−上に疎水性フィルムを形成し得
る。また、その組成物は本質的にポリ（オキシエチレ
ン）ホモポリマ−を欠いている。

【００４４】本発明の化学組成物には、化学組成物を水
性化学組成物にする液体運搬物として、水が存在する。
水性化学組成物に存在する水の量は、あるレベル内で、
化学組成物に全固形分を与えるのに必要な量であり、そ
れによって水性化学組成物の粘度が、グラスフィラメン
トに付着するのに有効となる。すなわち60^oC以下で約0.
6から約150センチポアズの粘度を有する組成物となる。
ただし、適当なポンプ装置によりさらに高い粘度が可能
である。特に、水性化学組成物に存在する水の量は、水
性化学組成物の約１から約25重量パ−セント、好ましく
は、約２から約10重量パ−セントの範囲内で水性化学組
成物に全固形分（非水性）を与えるのに十分である。

【００４５】本発明の化学組成物は、グラスファイバ−
に付着される水性化学組成物を調製するために、当業者
に既知のいかなる方法およびいかなる装置によっても調
製され得る。例えば、化学化合物は、順番にまたは同時
に、あるいはどんな順序でも水に加えられ得る。

【００４６】この水性化学組成物は、当業者には公知の
どの方法によっても、どのグラスファイバーにも塗布さ
れ得る。例えば、機械的細形等によりＥガラスあるいは
621ガラスあるいは環境的に受け入れられるその誘導
体、および、Ａガラス、Ｃガラス、あるいは、Ｓガラス
のような他のタイプのガラスとして知られるバッチ組成
物から、直接あるいは間接の融解工程により調製され得
る。グラスファイバーのストランドの調製において、こ
のストランドを形成するグラスファイバーのフィラメン
ト直径は、約3ミクロンから約20ミクロン以上、好まし
くは、約9ミクロンから約18ミクロンまで変化し得る。
この水性化学組成物は、グラスファイバーが形成された
後およびその細形過程で、この流動体をこのグラスファ
イバーに接触可能にする、ベルト塗布機、ロール塗布
機、あるいは他の塗布機により、グラスファイバーに塗
布し得る。このグラスファイバーに塗布する水性化学組
成物の量は、この処理されたグラスファイバーストラン
ド、すなわち約5重量パーセントのこの化学組成物を、
少なくとも部分的にあるいは断続的にコーティング、被
覆、あるいは塗布するのに十分な量である。この処理さ
れたグラスファイバーを、そのままファイバーとしてせ
ん断するか、あるいは、１つ以上のファイバーストラン
ドに集めてせん断する。ここで、化学組成物をファイバ
ーあるいはストランドに塗布した後、そのファイバーあ
るいはストランドをグラスファイバーを形成する過程で
せん断する。このせん断されたファイバーの長さは、約
1/16 インチ(1.59)から3インチ (76.2 mm)、より詳しく
は、約1/2インチ（12.7）から約1インチ（25.4）であ
る。このような工程は、一般に、当該分野では湿式せん
断法と呼ばれている。湿式せん断されたグラスファイバ
ーの水分量は、通常、20重量パーセントの処理されたフ
ァイバー、好ましくは、15重量パーセント、より好まし
くは、約9から約15重量パーセントまでの範囲である。
また、グラスファイバ−は、湿式せん断法とほぼ同様に
処理され、集められてストランドにし得る。しかし、こ
のファイバ−は、連続したグラスファイバ−ストランド
として集めて成形用パッケージとし、続いて、遠隔湿式
せん断法において、あるいは、乾式せん断法において乾
燥してから直接湿式せん断法における長さと同様の長さ
にせん断する。 処理されたグラスファイバ−の水性分
散体は、湿式あるいは乾式でせん断された所望の長さの
グラスファイバーを、分散助剤を加えて、あるいは、加
えずに、水中に入れる。このとき、通常、撹拌および／
またはタービュランスを行って、ウエットレイ（wet-la
id)法あるいは他の製紙法で使用するためのグラスファ
イバーの分散体を形成する。また、このグラスファイバ
ーストランドは、泡沫スラッシュあるいはパルプ化媒体
中に入れられ得る。この泡沫もグラスファイバー、１つ
以上の界面活性剤、および水の他に、熱可塑性ポリマー
の粉末を含有し得る。この方法は、米国特許第4,882,11
4号、第4,670,331号、第4,690,860号、および英国特許
文書1,129,757号および1,329,409号において、詳細に論
じられ、ここに引用されている。水性分散体中の剪断処
理されたグラスファイバ−の量は水性分散体の約0.001
から約5重量パ−セントであるが、好ましくは、約0.01
から約3重量パ−セントである。本発明の処理されたグ
ラスファイバ−は分散助剤なしに使用し得るが、従来の
どの分散助剤も本発明の剪断されたグラスファイバ−と
ともに使用し得る。また、剪断されたグラスファイバ−
のシ−ト状不織マットは当業者に公知な方法、装置で作
られ得る。

【００４７】本発明の不織でシ−ト状のガラスファイバ
−マットは加工または打ち抜き可能なファイバ−強化熱
可塑性シ−トとしての使用、柿板のなかのフェルトの代
わりとなる物質を調製するのに使用される同じ大きさの
ガラスファイバ−ストランドを有するストランドとして
の使用、アスファルト防水屋根（ＢＵＲ）においての使
用、フロ−リング仕立の支持材料及び基礎材料としての
使用に適している。不織シ−ト状マットにはそれ自体操
作して、加工可能な熱可塑性ファイバ−強化シ−トに加
工される操作のため良好な強度が必要である。こういっ
た強度は、ポリマ−バインダ−を使用して、マットの乾
燥強度、湿潤強度、熱水強度、引き裂き強度によって測
定される。良質のマット、バインダ−生成物は適当な強
度、引き裂き強度および湿潤強度を有していなければな
らない。不織でシ−ト状のマット、バインダ−、および
本発明の熱可塑性ポリマ−生成物は、これらの適当な特
性を有しており、本発明の実施例に示すように、いくつ
かの特性においては、より高度なものである。

【００４８】

【発明の好適な態様】好ましいファイバーは、Ｅガラス
あるいは621型ガラス組成物のグラスファイバーであ
る。この水性化学組成物は、好ましくは、Vinol 205材
料である水溶性ポリビニルアルコールを含有する。そこ
に存在するカチオン潤滑性界面活性剤の一つには、テト
ラエチレンペンタミンあるいはそれを含有する混合物と
ステアリン酸との反応生成物として形成される脂肪族イ
ミダゾール誘導体もあり、これはまた、シネレシスを防
止するのに十分なデキストリンを含有し得る。この有機
官能性シランは、官能性を有する有機部分を有し、これ
は泡沫パルプ化媒体の熱可塑性粉末である熱可塑性ポリ
マーのタイプとの適合性を有する。このエピクロヒドリ
ン−ポリアミド付加物は、また、熱可塑性で打ち抜き加
工可能なファイバー強化シートのためのポリマーマトリ
ックスとなる、粉末として存在する熱可塑性ポリマーの
タイプによって、少し変化する。

【００４９】水はこの組成物の中に化学処理組成物の粘
度を好ましくはおよそ５センチポアズ以上にするのに有
効な量で存在する。水以外の成分の量は、この化学組成
物の固形分あるいは非水成分の重量パーセントに基づく
範囲内で変化し得る。この好ましい量の範囲は、重量パ
ーセントで以下の通りである。すなわち、ポリビニルア
ルコールポリマーあるいはコポリマーは、約80から約9
8、有機官能性シランは、約1から約10、カチオン潤滑剤
は、約0.5から約10、およびカチオンアミンポリマーエ
ピクロヒドリンは、約1から約15である。さらに、この
組成物は、本質的には、アクリル含有凝集ポリマーおよ
びいかなるラテックスをベースにしたフィルム形成ポリ
マーを含有しない。このシランは、有機官能性として一
つの第１級アミンを有するものではない。このウレイド
官能性シランは、泡沫スラッシュ中のこの熱可塑性ポリ
マーが、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、あるいは、ポリエチレンオキシドポリマーである場
合、好ましく用いられる。このビニル含有シランは、こ
の熱可塑性ポリマーがポリプロピレンあるいは他の同様
の付加ポリマーである場合、好ましく用いられる。

【００５０】この水性化学組成物を調製する場合、通
常、水を脱イオン化し、室温で用いる。約140°Fから16
0°Fの範囲の温度である熱水を適量、主ミックスタンク
に加える。Vinyl 205であるポリビニルアルコールホモ
ポリマーを、その主ミックスタンクに加える。その総量
の10パーセントを、全てのポリビニルアルコールを加え
てから、約25分間、空気を導入しないように、５分おき
に撹拌しながら加える。この過程は、通常、60分以内で
行われる。

【００５１】多量の熱水を、プレミックスタンクに加え
る。続いて、多量のCat Xカチオン潤滑剤をひとかたま
り、約15分間撹拌しながら加える。このプレミックスタ
ンクに、さらに水を加える。ここで、加える水の量は、
最初にこのプレミックスタンクに加えた水の量にほぼ等
しい。この希釈されたカチオン潤滑剤を主ミックスタン
クに加える。

【００５２】このプレミッックスタンクに多量の水を加
え、適合性有機官能性シランを全部一度に加える。この
シランがビニルシランである場合、酢酸もこのプレミッ
クスタンクに全部一度に加えてから、ビニルシランを加
える。一旦、このシランを加えたら、これを約20分間撹
拌して、主ミックスタンクに加える。

【００５３】このエピクロロヒドリン−ポリアミド付加
物を主ミックスタンクに加える。この付加物の容器を少
量の水で洗浄して、その洗浄液も、この主ミックスタン
クに加える。次に、この化学組成物を最終体積にまで希
釈し、目標全固形分に調整する。

【００５４】この水性化学組成物は、好ましくは、湿式
せん断法で、グラスファイバーを処理するために用いら
れる。ここで、処理されたグラスファイバーを集めてス
トランドにし、ファイバー形成および細形過程でせん断
する。好ましくは、この処理されたグラスファイバーを
1/8インチ（.125 mm)から１インチ（25.4 mm)より少し
上まわる範囲の長さにせん断する。この処理されたグラ
スファイバーストランドは、このストランドに対して、
約0.01から約1.5重量パーセント、より好ましくは、0.1
5から約0.45重量パーセントの処理された組成物を有す
る。

【００５５】この処理されたグラスファイバーストラン
ドを熱可塑性ポリマー粉末も有する水性泡沫分散体に加
える。このせん断されたグラスファイバーを、好ましく
は、約0.1から1.0重量パーセント加える。シート状不織
マットを形成し、余分の水分および／またはバインダー
を真空法あるいは吸引法により除去してから、炉で乾燥
し、硬化し、本発明のシート状不織マットを製造する。

【００５６】本発明の水性化学組成物および処理された
グラスファイバーの態様の付加的な情報および例示につ
いて、以下の実施例においてさらに説明する。しかし、
これらの実施例により、本発明の範囲がこれらの特定の
態様に限定されることはない。

【００５７】

【実施例】

（実施例１−３）以下の重量パーセントの固形物を有す
るグラスファイバーを処理するための３つの水性化学組
成物を調製した。

【００５８】

【表１】 これらの処方物をグラスファイバーに塗布する。そのフ
ァイバーを、例えば、ポリプロピレン、ポリアミド、お
よび、一般にはポリカーボネート、ポリエステル、およ
びポリフェニレンオキシド等のような他の縮合タイプの
熱可塑性ポリマーのような種々の熱可塑性ポリマーを含
有するシート状不織マットを形成するのに用いる。

【００５９】（実施例４）以下の重量パーセントの固形
物を有するグラスファイバーを処理するための水性化学
組成物を調製した。

【００６０】

【表２】 実施例１の処方物をグラスファイバーに塗布して、約0.
15から約0.45のLOIパーセントを得た。これらのファイ
バーのストランドを約0.5インチの長さにせん断する。
水分の含有量は、約9から約15重量パーセントである。
多量のこれらのせん断され、化学的に処理されたグラス
ファイバーストランドを用いて、30パーセントのガラス
を含有する熱可塑性GTXナイロンをベースにしたファイ
バー強化ポリマー複合物を調製した。同様の熱可塑性の
ファイバーにより強化された打ち抜き加工可能なシート
を調製した。ここで、この熱可塑性ポリマーは、ポリフ
ェニレンオキシドである。また、熱可塑性ポリマーがポ
リカーボネートである別のシートを調製した。これらの
ファイバーにより強化された打ち抜き加工可能なポリマ
ーを成形し、物理的性質について試験した。その結果を
表４に示す。この試験を、ASTM（米国材料試験協会）試
験、D-638,D-790,および、D-256のような当該分野で認
められている方法に従って行った。

【００６１】実施例１の処方物を、2.4から2.8の固形物
の含有量、4.1から4.5のpH、および約75Ｆから95Ｆの温
度において3.6から4.0の粘度を有する組成物を処理する
水性化学薬品に調製した。この調製物を好適な実施態様
においてと同様に、グラスファイバーに塗布した。

【００６２】実施例４の処方物を、2.3から約2.7の固形
物の含有量、3.4から3.8のpH、85°Ｆの温度において2.
60から2.90のセンチポアズの粘度を有する水性、化学処
理組成物に調製した。この調製物を好適な実施態様にお
いてと同様に、グラスファイバーに塗布した。ここで、
酢酸を用いて、ビニルシランを加水分解する。この組成
物を処理する水性化学処理組成物を、グラスファイバー
に塗布し、このグラスファイバーが0.15から0.45のLOI
パーセント、9から15パーセントの水分含有量、および
約0.5インチの長さを有するようにする。熱可塑性ポリ
マーがポリプロピレンであるファイバー強化ポリマー
を、このファイバー強化材料の30パーセントが化学的に
処理され、せん断されたグラスファイバーストランドと
なるように調製した。このファイバー強化熱可塑性樹脂
を成形し、物理的性質について試験した。その結果を表
４に示す。

【００６３】（比較例）凝集ポリマーを含有する化学処
理剤を有する化学的に処理されたグラスファイバーを、
本発明の化学組成物との比較のために製造した。この処
方物は、水の他に以下の成分を含有する：

【００６４】

【表３】 1/4インチのグラスファイバーのせん断されたストラン
ドの３つの別々の試料を調製した。ここで、各々の試料
は比較例あるいは実施例２あるいは３のいずれかの異な
る化学処理剤を含有する。実施例２の1/4インチのせん
断されたストランドおよび比較例の1/4インチのせん断
されたストランドを用いてポリプロピレンを強化した。
ここで、このガラスのフィラメントの直径は等しく、フ
ァイバー強化ポリプロピレン中のガラスの重量パーセン
トは、30重量パーセントで同じであった。この２つの物
理的性質を調べて、表４に示す。また、比較例の塗膜を
有する1/4インチのせん断されたストランドを、実施例
３の化学組成物で調製した1/4インチのせん断されたス
トランドと比較した。この２つのタイプのせん断された
ストランドは、ファイバー強化ポリフェニレンオキシド
を調製するのに用いた。このファイバーは、等しいフィ
ラメント直径を有し、ガラスは、比較例の化学組成物で
処理されたグラスファイバーに対して、37.6重量パーセ
ントであり、実施例３の化学組成物で処理されたファイ
バーに対しては、36.5重量パーセントであった。これら
の２つのタイプの化学的に処理されたグラスファイバー
で強化されたポリフェニレンオキシドの物理的性質を、
表４に示す。引っ張りおよび曲げ特性は、せん断された
ストランドのファイバーの長さとは、相関性がない。こ
れは、このファイバーの1/4インチの長さと16ミクロン
の直径が、強化を可能にするのに必要な臨界縦横比よ
り、実質的に高い縦横比となるためである。表４のこれ
らの物理的性質における差異は、単に、ファイバーの化
学組成物における差異によるものと考えられる。

【００６５】表４より、ポリプロピレンおよびポリフェ
ニレンオキシドのような２つのタイプの熱可塑性ポリマ
ーを強化するこのグラスファイバーの比較のための化学
組成物中に凝集剤が存在することにより、ファイバー強
化ポリマーの引っ張り強度、曲げ強度、および曲げ係数
における物理的性質が低下することが明かである。凝集
ポリマーを有さない実施例１および４の化学組成物を含
有するせん断ストランドを有する成形されたファイバー
強化熱可塑性樹脂は、優れた物理的性質を有する。

【００６６】

【表４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ２１Ｈ 17/46 17/59 13/40 // Ｂ２７Ｎ 1/00 9123−2Ｂ Ｄ０６Ｍ 13/513 15/59 7199−3Ｂ Ｄ２１Ｈ 3/48 7199−3Ｂ 3/62 7199−3Ｂ 5/18 Ｄ Ｄ０６Ｍ 13/50 15/59

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】未硬化状態において水溶性であり、１また
   はそれ以上のファイバーの表面の実質的な部分に付着し
   ている、硬化可能なフィルムを有する処理ファイバーを
   生成する化学組成物であって、以下の項目ａ）からｅ）
   を含む、化学組成物： ａ）約150センチポアズ未満の固有粘度を有し、フィル
   ム形成に有効な量で存在する水溶性フィルム形成ポリマ
   ー； ｂ）加水分解された、部分的に加水分解された、または
   加水分解されていない有機官能性トリアルコキシシラン
   およびその混合物であって、ここで、有機官能性とは、
   樹脂適合性のことであり、第１アミンモノ有機官能基を
   実質的に含まないことであり、該シランは、すべての形
   態において、該組成物の固形分の約0.4から約20重量パ
   ーセントの範囲内の量で存在する； ｃ）該組成物の固形分の約0.1から約15重量パーセント
   の範囲内の量のカチオンファイバー滑剤； ｄ）約0.4重量パーセントから、処理されたファイバー
   の水中における分散性に対して有害でない量までの範囲
   内で存在する、エピクロルヒドリンポリアミド反応生成
   物；および ｅ）該組成物をファイバーに付着させるための全固形分
   および粘度を、該組成物に与える量で存在する水であっ
   て、ここで、該組成物は、実質的にａ）アクリル凝集
   剤、ｂ）室温において、蒸発または反応で、ファイバー
   上のフィルムを硬化して非水溶性フィルムにする、ラテ
   ックスをベースとしたポリマーフィルム形成ポリマー、
   およびｃ）ポリ（オキシエチレン）ホモポリマーを含ま
   ない。
2. 【請求項２】請求項１に記載の化学組成物であって、前
   記フィルム形成ポリマーが、ポリ（ビニルアルコール）
   ポリマーまたはコポリマー、加水分解されたポリ（ビニ
   ルアルコール類）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ
   （ヒドロキシアルキルセルロース）、およびこれらのポ
   リマーを調製するためのモノマーのコポリマーからなる
   群から選択され、 該ポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはコポリマー
   が、約22,000から105,000より大きい範囲の平均分子量
   である、低、中、または高分子量を有し、水溶性になる
   のに十分な程度に完全または部分的にポリ（酢酸ビニ
   ル）から加水分解された状態で、水溶性、乳化性または
   分散性を有し、様々な分子量の混合物を含む、一般に少
   なくとも約50％の加水分解物であり、ここで、該ポリマ
   ーは、該化学組成物の非水固形分の約98重量パーセント
   までの範囲の量で存在する、化学組成物。
3. 【請求項３】請求項１に記載の組成物であって、前記カ
   チオン滑剤が、脂肪族アルキル−2−イミダゾリン、ア
   ミンオキシド類、ポリオキシアルキレンアルキルアミン
   類、1−（2−ヒドロキシアルキル）−2−アルキル−2−
   イミダゾリン、2−ヒドロキシ−アルキル−2−イミダゾ
   リン、閉環を生じさせる条件下で、脂肪酸類またはカル
   ボン酸類をポリアルキレンポリアミン類と反応させるこ
   とによって形成され得る、n−アルキル−N−アミドアル
   キルイミダゾリン類のクラスの化合物を含むアルキルイ
   ミダゾリン誘導体類；N,N,N',N'テトラキス置換エチレ
   ンジアミン誘導体類、ロジン由来のアミン類；ポリオキ
   シエチレン脂環族アミン類；ポリオキシエチレンジヒド
   ロアビエチルアミン類；およびカルボン酸類または脂肪
   酸類とダイアミン類またはポリアミン類との反応生成
   物；およびジアルキレンまたはポリアルキルアミン類と
   そのポリアルコキシル化誘導体類からなる群から選択さ
   れ、ここで、該滑剤が、該水性化学組成物の固形分の約
   5から約30重量パーセントの範囲の量で存在する、組成
   物。
4. 【請求項４】請求項１に記載の組成物であって、前記有
   機官能性シランカップリング剤が、潤滑化され、アルコ
   キシル化されたγアミノアルキルトリアルコキシシラ
   ン、ポリアミノ有機シラン、メルカプト官能性有機シラ
   ン、ウレイド官能性有機シラン、ビニル官能性有機シラ
   ンおよびその混合物からなる群から選択される、組成
   物。
5. 【請求項５】請求項１に記載の組成物であって、水が、
   該水性化学組成物に全固形分を与えるのに有効な量で存
   在し、それによって、該組成物の粘度が該組成物をファ
   イバーに付着させるのに有効となり、60^oC以下において
   約0.6から約50センチポアズの範囲である、組成物。
6. 【請求項６】前記エピクロロヒドリンポリアミド付加物
   の量が、該化学組成物の固形分の0.5から約15重量パー
   セントまでの範囲内である、請求項１に記載の組成物。
7. 【請求項７】前記処理されたグラスファイバーストラン
   ドがLOIを基準にして約0.001から約1.5重量パーセント
   の量で、未硬化水溶性フィルムとしてグラスファイバー
   類上に存在する、請求項１に記載の組成物。
8. 【請求項８】前記グラスファイバー類が、約1/16インチ
   から約3インチの範囲内の長さを有する、請求項６に記
   載の組成物。
9. 【請求項９】未硬化状態において水溶性であり、１また
   はそれ以上のファイバーの表面の実質的な部分に付着し
   ている、硬化可能なフィルムを有する処理グラスファイ
   バーを生成する化学組成物であって、以下の項目ａ）か
   らｅ）を含む、組成物： ａ）約50センチポアズ未満の固有粘度を有する、水溶性
   フィルム形成ポリマーであって、該フィルム形成ポリマ
   ーは、ポリ（ビニルアルコール）ポリマーまたはコポリ
   マー、加水分解されたポリ（ビニルアルコール類）、ポ
   リ（ビニルピロリドン）、ポリ（ヒドロキシアルキルセ
   ルロース）、およびこれらのポリマーを調製するための
   モノマーのコポリマーからなる群から選択され、該ポリ
   （ビニルアルコール）ポリマーまたはコポリマーが、約
   22,000から105,000より大きい範囲の重量平均分子量で
   ある、低、中、または高分子量を有し、水溶性になるの
   に十分な程度に完全または部分的にポリ（酢酸ビニル）
   から加水分解された状態で、水溶性、乳化性または分散
   性を有し、様々な分子量の混合物を含む、一般に少なく
   とも50％の加水分解物であり、ここで、該ポリマーが、
   該化学組成物の非水固形分の約80から約98重量パーセン
   トまでの範囲の量で存在する； ｂ）加水分解された、部分的に加水分解された、または
   加水分解されていない有機官能性トリアルコキシシラン
   およびその混合物であって、ここで、該有機官能性物質
   は、潤滑化され、アルコキシル化されたγアミノアルキ
   ルトリアルコキシシラン、ポリアミノ有機シラン、メル
   カプト官能性有機シラン、ウレイド官能性有機シラン、
   ビニル官能性有機シランおよびその混合物からなる群か
   ら選択され、第１アミンモノ有機官能基を実質的に含ま
   ない該シランは、すべての形態において、該組成物の固
   形分の約0.4から約10重量パーセントの範囲内の量で存
   在する； ｃ）脂肪族アルキル−2−イミダゾリン、アミンオキシ
   ド類、ポリオキシアルキレンアルキルアミン類、1−（2
   −ヒドロキシアルキル）−2−アルキル−2−イミダゾリ
   ン、2−ヒドロキシ−アルキル−2−イミダゾリン、閉環
   を生じさせる条件下で、脂肪酸類またはカルボン酸類を
   ポリアルキレンポリアミン類と反応させることによって
   形成され得る、n−アルキル−N−アミドアルキルイミダ
   ゾリン類のクラスの化合物を含むアルキルイミダゾリン
   誘導体類からなる群から選択され、該組成物の固形分の
   約0.1から約10重量パーセントの範囲の量で存在する、
   カチオンファイバー滑剤； ｄ）該組成物の非水固形分の約0.4から約10重量パーセ
   ントの範囲内の量で存在するエピクロロヒドリンポリア
   ミド反応生成物；および ｅ）約1から約25重量パーセントの範囲内の全固形分お
   よび該組成物を該グラスファイバーに付着させるための
   粘度を該組成物に与える量で存在する水であって、該組
   成物は、実質的にａ）アクリル含有凝集剤、ｂ）室温に
   おいて、蒸発または反応で、ファイバー上のフィルムを
   硬化して非水溶性フィルムにする、ラテックスをベース
   としたポリマーフィルム形成ポリマー、およびｃ）ポリ
   （オキシアルキレン）ポリマー類を含まない。
10. 【請求項１０】前記処理されたグラスファイバーストラ
    ンドがLOIを基準にして約0.001から約1.5重量パーセン
    トの量で、未硬化の水溶性フィルムとしてグラスファイ
    バー類上に存在する、請求項９に記載の組成物。
11. 【請求項１１】前記グラスファイバー類が、約1/16イン
    チから約3インチの範囲内の長さを有する、請求項１０
    に記載の組成物。