JPS58130138A - ガラス及びガラス繊維の親水化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス及びガラス繊維の親水化方法Ｋｌａする
ものである。

従来１石綿は石綿セメンシ板など種々の製品に適用され
ているが、衛生上発ガン性などに問題があるために１法
律規制によって代替品が求められている。代替品の一つ
にガラス繊維があげられる。しかし、ガラス繊維には石
綿が有するよ５な親水性、保水性、流出固形分防止など
。

抄造法Ｚ（必要な特性に欠けている。

本発明者らはガラス繊維を石綿と同様の性質を有するよ
うな処理方法を鋭意研究した結果。

ガラスを親水化する親水化剤を見い出し、これをガラス
繊維に施して、ガラス繊維を水にぬれ易くすると共に分
散性良好なしかも保水性にすぐれたガラス繊維を提供す
ることに成功した。

すなわち、本発明者らは１次の一般式（１）で表わされ
る化合物 ル （ｆｆｉシ、Ｒｔはアルキル基、ζはアルキレン基、鶴
は水素原子またはメチル道−１鴇、　Ｒ，、Ｒ，はアル
キル基またはアラルキル基、Ｘは塩素原子、臭素原子ま
たは望り素原子１Ｍはビニルモノマー残基、ｉＩＩは任
意の整数１％はゼロまたは任意の整数を表わす。） の少なくとも１種を含む系でガラス及びガラス繊維を処
理することによって、所期の目的が達成されることを見
い出したものである。

本発明に使用される一般式（ＩＩで表わされる化合物（
以下親水化剤と称する）は新規化合物であり。

次のよう和して合成される。すなわち、まず路がゼロの
場合には１次の一般式（蜀で表わされる５個のアルコキ
シ基及びメルカプト基を含有する有機基が１個結合した
シラン化合物と一般式（ｌで表わされる（メタ）アクリ
希酸エステル誘導体とを適当なラジカル重合開始剤の存
在下でツジ★ル付加反応によって得られるものである。

（但し、Ｒ１はアルキル基、ζはアルキレン基。

丸は水素原子またはメチル基、４％に、にはアルキル基
またはアラルキル基、Ｘは塩素原子、臭素原子またはヨ
ウｌＡ原子、亀は任意の隻数を表わす、） 化合物（１）のアルキル基（へ）は低級フルキル基が好
ましく１例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基などがあげられる。化合物（１）のアルキレン基（
−）は低級アルキレン基が好ましく、例えばエチレン基
、プロピレン基、ブチレン基。

ペンタメチレン基、ヘキナメチレン基などがあげられる
。化合物（１）は通常β−ジアルキルアミノエチル−（
メタ）アクリレートにハロゲン化アルキルまたはハロゲ
ン化アルキルを作用させて得られる四級アンモニウム塩
であり、〔視〕％　（Ｉ（、）（Ｒ，）は同じ基であっ
てもよく、またそれぞれ異な・つた基であってもよい。

（ζ）、（八）及び（−）の具体例としてはメチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基、ベンジル基などがあ
げられる。

付加反応は水、含水有機溶媒または有機溶媒中で行なわ
れる。この場合に使用される好ましい有機Ｓ＊としては
１例えばメチルアルコール、エチルアルコール、グービ
ルアルコール、フチルアルコール、ジメチル本ルムア擢
ド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド、
Ｎ−メチルピルリドン及びこれらの混合溶媒があげられ
る。含水有機溶媒に使用される有機溶媒としては例えば
メチルアルコール、エチルアル；−ル、ジオキナン、テ
ト２ハイドーフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチル
アセドア叱ド、ジメチルスルホキナイド、Ｎ−メチルビ
−リドンの如き水と相溶性のあるＳ＊が推興される。

付加反応に用いる開始剤は、付加反応を有機溶媒中で行
なう場合には、過賞ラジカル重合の開始剤として用いら
れる有機過酸化物が好ましく、例えばクメンヒドロペル
オキシド、ジクミルペルオキシド、過酸化ベンゾイル、
アゾビスイソブチロニトリルなどがあげられる。また、
付加反応を水または含水有機溶媒中で行なう場合には、
通常ラジカル重合開始剤として用いられるレドックス系
重合開始剤が好ましく１例えば過酸化水素−硫酸第一鉄
、過硫酸アンモニウム−重亜硫酸ソーダ、過硫酸カリウ
ム−重亜硫酸ソーダ、過硫酸カリウム−（β−ジメチル
アミツブ四ビオニトリル）などがあげられる。付加反応
の温度と時間は開始剤の種１ｊｉＩＫよって異なり、一
般に有機過酸化物の方が高温な必要とするが１例えば過
酸化ベンゾイルの場合Ｋｋ’ＬＢＱ℃で８時間程度で付
加反応は終了する。また、レドックス系開始剤の場合に
は室温乃至６０℃の温度で、数時間で反応を行なうこと
ができる。使用される開始剤の量は反応原料である化合
物（劃と（（転）の総重量の数％（重量％）以下で十分
であり、通常はα１％乃至２％が推興される。

上記の合成法によって得られる親水化剤は、一般式（Ｉ
）で表わされる親水化剤の５ち、Ｓがゼロの場合につい
てであるが、亀が任意の整数の場合には、一般式（Ｉｌ
のＭで表わされるビニル七ツマー残基が含まれ【いる、
すなわち、この場合には化合物（ＩｌＫ（メタ）アクリ
ル駿エステル誘導体（２）とビニルモノマーを共重合さ
せたものであり、上記の合成法と同様にし【合成するこ
とができる。直径１０μ〜２０μのガラス長繊維を数百
本集めてストランドに加工する場合に、ストランド（親
水性を付与する以外に、ストランドの集束性や硬さなど
をコントロールするのにビニルモノ！−との共重合系親
水化剤は有効であり、そのために推奨されるビニルモノ
マーとしてはアクリルアミド、ヒドロキシメチルアクリ
ルアミド、酢酸ビニル、アクリ−ニトリル、スチレン、
（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル
、ヒドロキシエチル−（メタ）アクリレートなどがあげ
られる。

本発Ｆ！ＡＫ使用される親水化剤（Ｉ）の諷＋絡は平均
の重合度を表わすものであり、その値は化合物（］１と
ビニルモノマーのモル数の和と化合物（Ｉ）のモル数の
比によってコントロールすることがテキ、ｌｌ水化に適
用する和は１０≦諷十簿≦２００の範囲が推奨される。

本発明に使用される親水化剤（Ｉ）の具体例としては Ｃに Ｃノ ｑち Ｊ ＣＨ。

暑 Ｃｊ ａ〜 して真水化作用を有するものであるが、ガラス繊維に親
水化剤を適用するには、Ｒ水化剤の溶液なガラス繊維に
塗布または付着させるもので、例えば１通常のガラス繊
維肺出工＠において使用される集束剤付与装置において
集束剤和親水化剤を属人しておき、集束剤と共Ｋｌｌ水
化剤を含浸し、これを次工程の加熱乾燥工程で焼き付け
を行なう。

親水化剤の付着量はガラス緻ｍＫ対して１０１〜１０重
量％であって、性能及び経済的見地から。

（Ｌｌ〜４重量％が好ましい。

親木化剤の親水化機構は、親水化剤が水溶液中で加水分
解してケイ素原子に結合しているアルコキシ基がシラノ
ールとなり、ガラス繊維の８ｉ−Ｏｈ基とは加熱乾燥時
ｖＣｍ水縮合し【ガラス繊維の表両とは共有結合を生成
する一方、（メタ）アクリル酸エステル誘導体の第四ア
ン毫ニウム塩残基がきわめて高い親水性を有するために
、ガラス繊維の親水性１分散性及び保水性が向上するも
のと考えられる。

従って、Ｉｌ水化剤で処理したガラス繊維は１例えばガ
ラス紙の如き抄造分野や１石綿セメント板パルプ七メン
）板などの製造ＩＣおける石綿代替の分野に有利に使用
することができる。

さらに１本発明はガラスの繊維だけでなく、ガラスの板
などＫも適用できる０本発明の親水化剤で処理したガラ
ス板に水滴を落してみると、水滴は直ちに広がってしま
って、水滴は瞬時に消失する。

本発明の親水化したガラスは、上記親水性発現の機構か
らも推定されるよ５Ｗｃ％親木性は半恒久的である。

本発明の親木化剤の効果はガラス繊維の沈降速度試験及
びガラス板に水滴を舊下し、その接触角が小さいととに
よって証−される、沈降速度試験はｓ　ｏ　ｏ　ｃｃの
メスシリンダ中Ｋ　５００　ｃｃまで水または水＊＊系
１例えばポリエチレンオキサイド水Ｓ液、★ルポキシメ
チルセルロース水溶箪、セメント上置箪、セメント上澄
み液などを入れて、その中ＫＩＫ水化剤で＃＆場した＃
ｙメス維（チ冒ツブトストランド）及び親水化剤でＪ６
＠シないガラス繊維を投入しｓ　　５００ｃｃのメスシ
リンダ中の４００ｃｃかも１００ＣＣまでの沈降時間を
測定する。この烏合、親水化剤で処理したガラス繊維は
水によくなじみ、ガラス繊維の１本１本が分散し、その
沈降時間が親水化剤で処理しない繊維に比較して長い。

以下奥施例について説明する。

参考例ｔ エタノール１６０ｔにメタクリロイロキシエチルトリメ
チルアンモニウムクロライド４１５ｔ、ｒ−メル力プト
グロビルトリメトキシシクン２．４＃、過酸化ベンゾイ
ル（Ｌ７＃を溶解させた溶Ｉ［ｔ−攪拌下［２時間を要
して７８℃に昇温し、同温度でさらに８時間攪拌を続け
た。次いで反応混合物から減圧下に溶媒を留去して淡褐
色の残音を得た。この残音の分析から、このものはメタ
クリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロツィ
ドが約２０個付加した次の榊を有する物質（以下この物
質を化合物＾と称する）であることが確認された。化合
物内は絶乾状態では粉末であるが、高吸湿性のため、大
気中に放置すると潮解性を示した。

参考例２ エタノール２０ＤｆＫメタクリーイロキシエチルトリメ
チルアンモニクムクークイド６２．５ｔ、ｒ−メルカプ
トグービルシリメトキシシラン２４ｔ、過酸化ベンゾイ
ル０．９ｆｔ−溶解させた溶液を攪拌下に２時間を要し
Ｃ７８℃に昇温し、次いで参考例ｔと同様に処理し【淡
褐色の残音を得た。この残音の分析から、このものはメ
タクロイロキシエチルトリメチルアンモエウムクａ２イ
ドが約５０個付加した次の構造式を有する物質（以下こ
の物質を化合物（鴎と称する）であることが確駕された
。大気中での挙動は化合物内と同様であった。

参考例五 ５０％のジオキサン水溶ｉ［２００ｙＫメタクリ冒イロ
オキシエチルトリメチルアン篭エウムク１２２イド４　
ｔ　５　＃ｓアクリルア考ド嘔Ｌ２ｐ、ｒ−メルカプト
グービルシリメトキシシラン１４ｐを溶解させ、これに
過硫酸カリクムａ２７ｐ、重亜硫酸ソーダａｔ　ｉ　ｆ
を添加してから、溶液を５０℃で３時間、さらに６０℃
で４時間加熱攪拌した０反応搗合物の分析から。

このものはメタクリロイロオキシエチルトリエチルアン
モニウムクロツイドが約２０個、アクリルアミドが約２
０個付加した次の構造式を有する物質（以下この物質を
化合物向と称する）を含む３０％ジオキサン水Ｓ＊であ
ることが確認された。

実施例を 参考何重で得られた化合物置のａｔ％、　（Ｌ５％、２
．０％水水溶上調製し、これら５種類の水１１１１に水
糸束したガラス繊維糸（集束数２００本、繊維９１１９
−２０μ）を浸漬し、これらを１日間風乾した後熱風乾
燥機中で１５０℃、１時間加熱して、ガラス繊維糸に親
水化剤の焼き付けを施した。これらのものを１３ｍｍの
長さにカットしてチョツプドストランドとし、沈降速度
試験を行なった。沈降速度試験はポリエチレｙｔ＊ｔイ
ド（ＰＫＯ）の１０ｐｐｌ及び５０ｐｐｍ水５ｉｌｌを
用いて、上記詳述した方＃＆により。

５００　ｃｃのメスシリンダ中で上記チョツプドストラ
ンドの沈降適度を測定した結果を第１表に示す。なお、
比較のために、水糸束しただけで。

親水化剤で処理しないガラス繊維のチョツプドストラン
ドについて沈降過度試験をした結果を１８１表 なお、化合物置の２０％水溶液で４６１１した場合の付
着量は１６％であった。

実施例２゜ 参考例２で得られた化合物（Ｂのα嘔％、１５％、１０
％水溶液を調製し、これら５１１Ｗの水溶液に水糸束し
たガラス繊維系（集束本数２００本、繊維１ｉ１９−２
０μ）を浸漬し、以下実施例１と同じように処理して試
験用のチ遍ツブトストランドを得た。また、沈降速度試
験溶液はポリエチレンオキサイド水Ｓ液の代りにセメン
ト上澄み液を用いた以外は実施何重と同じょうに試験を
行なった。得られた結果をｊＩ２表に示す、なお、比較
のために、水糸束しただけで。

親水化剤で処理しないガラス繊−のチョツプドストラン
ドについて沈降試験をした結果を比較例で示す。

第　２ＩＮ なお、化合物何０２．０％水溶液で処理した場合の付着
量は１７％であった、 実施例五 参考例Ｓで得られた化合物（ｑのジオキナン水溶液を水
で希釈して、それぞれ化合物（ｑをα１％、１５％、２
−０％含むｓｉ＊を調製した。これら５棟類の溶液に水
糸束したガラス繊維系（集束数２００本、繊１１４＠唱
ｑ〜２０μ）を浸漬し。

次いで実施例１と同じよ５ＫＭ埋して試験用のチョツプ
ドストランドを得た。沈降速度試験はポリエチレンオキ
サイド（ＰＥＯ）の１０Ｐｐ諷及びｓ　ＯＰＰＩＤの水
ｆＩＩ液を用いて、上記詳述した方法により、５ＱＱａ
のメスシリンダ中で上記チョツプドストランドの沈降速
度を測定した結果を第３表に示す、なお、比較のために
、水糸束しただけで、！Ｉ水化剤で４６１！Ｌないガラ
ス繊維のチョツプドストランドについて沈降速度試験を
した結果を比較例で示す。

第　！ＩＩＩ！ なお、化合物（Ｑｆ）２．ｕ％溶箪で処理した場合の付
着量は１８％であった。

実施倒毛 ガラス板をクロム酸ｌ１１１液で洗浄し、このガラス板
に参考例１で得られた化合物（４）の４０％水溶液を塗
布し、これを熱風乾燥機中で１５０℃で１時間加熱して
、ＩＮ水化剤を焼き付けしたガラス板を得た。このガラ
ス板に水滴を落したところ、水滴は直ちに広がり、その
接触角は５゜以下であった。こ九に対して親水化剤を塗
布しなかったガラス板は水滴を落下しても広がると・と
なく、長時間球状の水滴でとどまっていた。

以上のように１本発明の親水化剤で処理されたガラスま
たはガラス繊維は親水性にすぐれており、ガラス繊維の
場合には石綿の代替品として有利に使用することができ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次の一般式で表わされる化合物 ス （但し、にはアルキル基、ζはアルキレン基。 丸は水素原子またはメチル基、視、為、にはアルキル基
   またはアラルキル基、Ｘは塩素原子、臭素原子またはｌ
   り原子１Ｍはビニルモノマー残基、Ｓは任意の整数、語
   はゼロまたは任意の整数を表わす、） の少なくとも１種を含む系で地理することを特徴とする
   ガラス及びガラス繊維の親水化方法、