KR19980702060A - 유리 매트의 제조방법 및 생성된 제품 - Google Patents

유리 매트의 제조방법 및 생성된 제품 Download PDF

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Abstract

결합제를 이동 컨베이어에 걸쳐 있는 유리 사(yarn) 매트 위에 연속적으로 침착시키고, 매트를 베이킹한 다음, 임의로 칼렌더 처리하는 유리 사 매트의 제조방법에 관한 것이다. 이를 위해, 침착시 점도가 약 40mPa.s이고 하나 이상의 폴리비닐 알콜의 수용액으로 이루어져 있는 액체 결합제를 사 매트에 침착시킨다.

Description

유리 매트의 제조방법 및 생성된 제품
본 발명은 유리 스트랜드로 이루어진 매트의 제조방법 및 이로부터 제조된 제품에 관한 것이다. 유리 매트란 유리 스트랜드(이는 절단된 스트랜드이거나 연속 스트랜드이다)로 제조된 제품으로서 구성 성분인 필라멘트가 함께 결합되어 있어 분산된 유리 필라멘트로 이루어진 유리 베일과는 구별된다.
유리 스트랜드 매트를 제조하는 경우, 해결해야할 주요 문제는 매트에 점착력을 제공하는 결합제의 특성, 사용될 결합제의 형태 및 결합제와 매트를 접촉시키는 방법을 선택하는 것이다.
이러한 문제에 대해 다수의 해결 방법이 있다.
선택된 결합제의 특성은 보통 매트가 강화되는 수지 시스템과의 화학적 상용성에 좌우된다.
결합제는 동등하게 분말, 현탁액, 유화액 또는 용액의 형태로 사용된다. 결합제를 건조 분말 이외의 형태로 사용하는 경우, 이것과 혼합되는 액체는 물인데, 이는 항상 유기 용매를 사용해야 하는 난점을 피하기 위해서이다.
또한, 적용 방법도 매우 다양하다.
건조 분말 형태의 결합제를 사용함으로써 차후에 제거해야 하는 액체를 사용하지 않더라도 결합제를 매트 매스에 균일하게 분포시키는 것은 어렵다. 또한, 결
합제 과립이 종종 매트로 강화된 복합물에 잔류되어 표면이 고르지 않게 된다.
물 또는 유기 용매 중의 유화액 또는 용액의 형태인 결합제의 침착으로 보통 부분적으로 유리 스트랜드에 접착되어도 매트의 점착력이 양호하다. 그러나, 이러한 이점은 매트를 유기 또는 무기의 강화해야할 제품과 혼합해야 하는 경우는 덜 유리한 것으로 밝혀질 수 있다. 이는 결합제가 합해지는 동안 유리 스트랜드에 잔류하는 경우, 제품에 의한 스트랜드의 양호한 습윤을 방해할 수 있기 때문이다. 이는 특히 매트를 수중 분산액 또는 현탁액 형태인 수지와 혼합하거나 시멘트와 물을 기재로 한 혼합물과 혼합할 경우이다. 이로써 기계적 특성이 감소되고 최종 복합물 성분의 표면 끝처리가 불량해진다.
본 발명의 대상은 양호한 점착력을 나타내고 특히 수용액, 수성 분산액 또는 수성 현탁액과 같은 수성 매질 중의 수지에 의해 또는 시멘트와 물을 기재로 한 혼합물에 의해 쉽게 습윤화되는 유리 스트랜드 매트를 수득할 수 있는 제조방법이다.
본 발명의 대상은 결합제를 매트 두께 전반에 걸쳐 균일하게 분포시킬 수 있는 방법이다.
본 발명의 대상은 또한 사용된 결합제가 연속 재순환되는 유리 스트랜드 매트의 제조방법이다.
이러한 대상들은 이동 컨베이어 위에 분포되어 있는 유리 스트랜드 시트에 폴리비닐 알콜(들) 수용액에 의해 형성된 결합제를 연속적으로 침착(이때 결합제의 점도는 약 40mPa.s 미만이다)시키는 제조방법을 사용하여 성취된다.
본 발명에서 사용되는 폴리비닐 알콜(들)의 중합도는 약 1,000 미만인 것이 바람직하다.
결합제는 스트랜드 시트의 전체 너비를 가로지르는 액체 시트 또는 액체 스트림 벽의 형태인 유리 스트랜드 시트 위에 침착된다. 이렇게 침착된 결합제는 이의 비교적 낮은 점도로 인해 스트랜드 시트를 투과하고 바로 통과하여 시트 용적 전반에 걸쳐 분포되게 된다. 결합제는 필수적으로 대부분 스트랜드의 교차점에 보유된다. 결합제는 약 10℃ 이상의 온도에서 침착되고 일반적으로 20 내지 60℃에서 침착된다.
이렇게 침착된 결합제의 유속은 특히 컨베이어 속도 및 컨베이어 1m2당 침착된 결합제의 양에 좌우된다. 결합제의 유속을 측정하여 유리 중량에 대해 건조된 상태의 물질 중의 결합제를 약 3 내지 15중량% 수득한다.
변형 방법으로서, 결합제를 액체 스트림 또는 액체 시트 형태로 침착되는 영역의 상향으로 스트랜드 시트 표면에 부분적으로 침착시킬 수 있다. 예를 들면, 결합제를 상향 분무하여 스트랜드 시트를 가볍게 압착시키고 표면 층을 습윤화하여 침착된 결합제의 하향 통과를 촉진시키는 효과를 낼 수 있다.
이렇게 침착된 결합제 분획을 스트랜드 시트를 통해 완전히 통과시키고 컨베이어 밑에서 회수할 수 있다. 사용된 결합제의 이점 중의 하나는 가교결합을 촉진하는 성분을 하나 이상 함유하는 결합제와는 대조적으로 약 30℃ 이상의 온도로 가열한 후에도 장시간에 걸쳐 안정적이라는 것이다. 본 발명에서 사용된 결합제는 즉시 재순환될 수 있으므로 경제적 이점이 있다.
결합제가 침착되면 스트랜드 시트를 자체가 공지된 방법으로 오븐을 통해 통과시킨 다음, 칼렌더로 통과시킬 수 있다.
본 발명에 따르는 방법은 연속 공정 또는 배치 공정을 포함하는 임의의 공지된 수단으로 수득되는 유리 스트랜드 매트에 적용된다.
당해 방법의 제1 유형은 연속 유리 스트랜드의 매트 제조에 사용된다. 이는 대부분 수개의 방사구의 오리피스 밖으로 유동되는 용융된 유리로부터 다수의 필라멘트를 드로잉(drawing)하고, 필라멘트를 방사구당 1개 이상의 스트랜드의 양으로 함께 결합시킨 다음, 이렇게 수득한 스트랜드를 방사구 밑의 이동 컨베이어 위에 기계적으로 분포시키는 것으로 이루어 진다.
당해 방법의 제2 유형은 일반적으로 절단된 유리 스트랜드의 매트 제조에 사용된다. 이는 다수의 권취된 패키지로부터 연속 스트랜드를 뽑아내고, 이들을 동시에 절단한 다음, 이동 컨베이어 위에 분포시키는 것으로 이루어 진다.
당해 방법의 제2 유형은 권취된 패키지로부터 스트랜드를 뽑아낸 즉시 컨베이어 위에 분포시키는 경우 연속 스트랜드의 매트 제조에 사용될 수 있다.
특정 경우, 사용된 매트를 이의 너비의 적어도 일부분에 걸쳐 세로로 배열된 연속 유리 섬유로 강화할 수 있다.
이러한 매트는, 예를 들면, 절단된 스트랜드와 연속 스트랜드(이는 일련의 권취된 패키지로부터 뽑아낸 것이다)를 이동 컨베이어 위에 동시에 분포시킴으로써 수득된다.
어떠한 방법을 사용하던지 스트랜드를 구성하는 필라멘트의 평균 직경은 약 9 내지 30μm이다. 절단된 스트랜드를 사용하는 경우, 스트랜드의 길이는 일반적으로 20mm 이상이다.
이러한 매트의 이점 중의 하나는 수성 매질 중에서 수지와 접촉되는 결합제가 거의 전부 사라져서 수지에 의한 유리의 습윤화가 촉진된다는 것이다.
본 발명의 이점은 본 발명의 비제한적 실시예인 하기의 기술 내용에 의해 보다 명확히 인지될 것이다.
길이가 50mm인 절단된 스트랜드의 시트를 총 유리 배출량 250kg/h로 13m/min.의 속도로 이동되는 컨베이어 위에 배치한다. 당해 시트는 다수의 권취된 패키지로부터 뽑아낸 다수의 스트랜드를 동시에 절단함으로써 수득된다. 선밀도가 30tex인 이러한 유리 스트랜드는 평균 직경이 12μm인 다수의 필라멘트로 이루어지고 이들은 제조 공정 동안 폴리비닐 아세테이트와 커플링제(예: 실란)를 기재로 하는 통상의 호제로 피복된다.
농도가 8%이고, 30℃에서 유지되며 이 온도에서의 점도가 15mPa.s인 폴리비닐 알콜 수용액을 액체 스트림의 벽 형태인 스트랜드 시트의 전체 너비에 걸져 배치한다. 당해 용액은 80℃로 가열된 물에 중합도가 530이고 가수분해율이 88%인 폴리비닐 알콜을 용해시켜 수득한다. 폴리비닐 알콜은 람버티(LAMBERTI)사가 F 105로 시판중이다. 당해 용액을 3m3/h의 유속으로 스트랜드 시트에 부어 넣는다. 과량의 용액을 컨베이어 밑에서 빨아들이고 재순환시킨다.
이어서, 이렇게 처리된 스트랜드 시트를 온도가 200℃인 뜨거운 공기로 찬 오븐 속에 약 50초 동안 통과시킨다. 스트랜드 시트를 오븐에서 꺼내어 칼렌더를 통과시키고, 냉각시킨 다음, 회전 만드렐로 권취한다.
수득된 매트의 결합제 함량은 8%이고 표면 밀도는 250g/m2이다. 이의 점착력은 ISO 3342법에 따라 측정된 평균 40데카뉴톤인 인장 강도로 알 수 있듯이 양호하다. 특성은 동일하나 결합제(이는 가소화 폴리비닐 아세테이트이다) 함량이 4.5%인 대조용 매트는 동일한 방법을 사용하여 측정한 인장 강도가 20데카뉴톤 미만이다.
본 발명에 사용된 결합제는 또한 물의 존재하에 부분적으로 용해되는 이점이 있다. 이는 다음 시험으로 증명된다: 상가한 대로 제조한 매트를 100x125mm로 잘라 견본으로 한다. 견본을 20℃의 물에 침지시키고 100g을 적하한다. 결합제의 물에서의 부분적 제거와 적하의 효과로 25초 후 매트가 2조각으로 찢어진다. 이 시간은 이 시험에서 매우 짧다. 사실 가소화 폴리비닐 아세테이트와 결합된 매트의 인열은 이미 언급된 바로는 동일한 조건 하에서 평균 5분 이상이 지난 후에야 일어난다.
이러한 신속한 결합제의 제거로 본 발명에 따라 수득한 매트는 수성 매질 중의 분산액 또는 현탁액의 형태인 시멘트 혼합물 또는 수지 혼합물인, 물과 혼합된 모든 종류의 생성물과 매우 쉽게 합해질 수 있고 기계적 특성 및 표면 가공이 특히 만족스러운 성형 복합물 성분을 만들 수 있다. 이는 후술하는 비교 실시예에 의해 증명된다.
시멘트 플라크는 한편으로는 시멘트와 절단된 유리 스트랜드를 기재로 하는 혼합물(이를 예비혼합물이라고 한다)을 사용하고, 다른 한편으로는 본 발명에 따르는 매트를 사용하거나 비교용으로 공지된 매트를 사용하여 제조한다.
혼합물 자체는 통상적인 것이고 이의 조성은 다음과 같다:
· 인공 포틀랜드 시멘트, CEMI 100중량부,
· 규사 100중량부,
· 물 40중량부 및
· 희석제 1.8중량부.
당해 혼합물에 자체가 공지된 방법으로 평균 길이가 12mm인 절단된 유리 스트랜드를 4.8중량부 도입한다.
본 발명에 따르는 매트의 표면 밀도는 120g/m2이고 길이가 50mm이고 선밀도가 38tex이며 평균 직경이 14μm인 다수의 필라멘트로 이루어진 절단된 스트랜드로 이루어진다. 이의 결합제 함량은 10%이다.
비교용으로 사용된 매트는 결합제 함량이 4.5%이고 결합제가 폴리비닐 아세테이트인 것만 제외하고는 특성이 동일하다.
이러한 매트를 수득하기 위해 사용하는 유리는 상표명 CEMFIL로 시판되는 내알칼리성 유리이다.
매트의 제1겹을 금형 저부에 배치하고 금형을 진동시켜 균일하게 분포시킨 예비혼합물 층으로 피복한다.
매트의 제1겹과 동일한 제2겹을 예비혼합물에 배치한 다음, 로울러로 눌러 함침시킨다. 이렇게 수득한 플라크를 금형 속에서 24시간 동안 유지한 다음, 20℃로 유지되고 대기의 상대 습도가 50%인 챔버 속에서 저장한다.
이렇게 수득한 플라크로부터 견본을 제거하고 7일 및 28일 동안 저장한 후 굴곡시켜 기계적 특성을 측정한다. pr.EN 1170-5 표준안(1995. 3)에 따라 수행한 측정 결과는 표 1과 같다.
복합물 중의섬유(%) MOR (MPa) YS (MPa) SAB (%)
(7) (28) (7) (28) (7) (28)
예비 혼합물 +본 발명에따르는 매트 3.4 16.1 15.7 8.5 9 0.76 0.72
예비혼합물 +공지된 매트 3.4 13.5 15.1 8.3 10.2 0.55 0.54
표 1에서 기호 MOR, YS 및 SAB는 각각 파열 모듈러스, 항복 압력 또는 비례 한계 및 굴곡시의 파단점 변형을 나타낸다.
예비혼합물에서의 강화율은 2종류의 플라크의 복합물에 대해 2중량%인데, 본 발명에 따르는 매트로 강화된 플라크 및 공지된 매트로 강화된 플라크에 대해 매트 자체로 인한 강화율은 1.4%이다.
이러한 결과는 본 발명에 따르는 매트가 강화도가 비교적 낮다고 볼 때 조성물에 대한 기계적 강도, 특히 파단점 변형이 탁월함을 나타낸다.
본 발명을 설명하는 실시예는 제한적이지 않으며 본 발명에 따르는 매트와 시멘트계 혼합물과의 조합물은 다수의 방법으로 제조할 수 있는데, 예를 들면, 평판의 일부 또는 전체에 배치하거나 벽에 고정시키고 시멘트 층으로 분무하여 피복시켜 제조할 수 있다.
또한, 당해 분야의 숙련가에게 공지된 임의의 수단으로 수성 매질 속에서 수지와 합할 수 있다.

Claims (12)

  1. 침착 동안의 점도가 약 40mPa.s 미만이고 폴리비닐 알콜(들)의 수용액으로 형성되는 액체 결합제를 이동 컨베이어 위에 분포되어 있는 유리 스트랜드 시트 위에 연속적으로 침착시킨 다음, 시트를 오븐 처리하고, 가능하면 칼렌더 처리하는, 유리 스트랜드 매트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 결합제가 스트랜드 시트의 전체 너비로 낙하하는 액체 시트 또는 액체 스트림의 벽의 형태임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 결합제 중의 일부가 액체 시트 또는 액체 스트림의 벽의 형태로 침착되는 영역에 상향 침착됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 결합제가 분무에 의해 하향 침착됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 스트랜드 시트를 통과한 결합제 분획이 컨베이어 밑에서 회수되고 즉시 재순환됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 결합제 함량이 유리의 중량에 대해 약 3 내지 15중량%임을 특징으로 하는, 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항의 방법에 따라 수득되는 유리 스트랜드 시트.
  7. 제6항에 따르는 유리 스트랜드 시트를 오븐 처리한 후에 가능하면 칼렌다 처리하여 수득한 유리 스트랜드 매트로서, 평균 직경이 9 내지 30μm인 유리 필라멘트로 이루어진 스트랜드로 형성됨을 특징으로 하는 유리 스트랜드 매트.
  8. 제7항에 있어서, 길이가 약 20mm 이상인 절단된 스트랜드로 형성됨을 특징으로 하는 유리 스트랜드 매트.
  9. 제8항에 있어서, 매트 너비의 적어도 일부에 걸쳐 세로로 배열된 연속 유리 스트랜드로 강화됨을 특징으로 하는 유리 스트랜드 매트.
  10. 제7항에 있어서, 연속 스트랜드로 형성됨을 특징으로 하는 유리 스트랜드 매트.
  11. 시멘트와 물을 기재로 하는 혼합물과 혼합되고 가능하면 유리 스트랜드를 포함하여 차후에 복합물을 생성하는, 제7항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따르는 유리 스트랜드 매트의 적용.
  12. 수성 매질 속에서 수지와 혼합되어 차후에 성형에 의해 복합물을 생성하는, 제7항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따르는 유리 스트랜드 매트의 적용.
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