KR20020055585A

KR20020055585A - 유리매트의 제조방법

Info

Publication number: KR20020055585A
Application number: KR1020027005325A
Authority: KR
Inventors: 동다오지
Original assignee: 휴스톤 로버트 엘; 오웬스 코닝
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-07-09
Also published as: NO20022011D0; EP1234071A1; MXPA02004259A; NO20022011L; ZA200203215B; CA2388211A1; BR0015169A; WO2001032983A1; US6291552B1; AU1444901A

Abstract

본 발명은 유리매트 및 이들의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유리매트를 제조하는 습식-레이드방법 및 이 방법에 의해 형성된 매트에 관한 것이다. 상기 방법은 슬러리를 형성하는 분산제, 물, 유리섬유다발, 및 대전된 점성조절제를 결합하는 단계, 상기 슬러리에 반대로 대전된 점성조절제를 첨가하는 단계, 및 습식 유리매트를 형성하도록 상기 슬러리로부터 물을 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명은 섬유분산 및 섬유의 연속적인 다발의 향상된 제어를 통해, 예를 들어, 고다공성 및 균일한 중량을 갖는 다발유리 매트를 형성가능하도록 하는 것이다. 본 발명에 의해 제조된 매트는, 유리섬유종이, 지붕널, 및 합성물품과 같은, 다양한 생산품으로 형성될 수 있다.

Description

유리매트의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING A GLASS MAT}

유리섬유 매트는 중합체 수지를 사용하는 성형부품의 형성 뿐만 아니라, 지붕널, 마루, 및 벽커버용 강화성분으로서 사용되어 왔다. 유리섬유 매트산업은 전형적으로 1.25인치(3/18 센티미터) 섬유유리 섬유들을 사용하여 매트를 만든다. 이러한 섬유유리 섬유들은 일반적으로 사이징제, 전형적으로 양이온성 연화제와 같은 대전방지 합성물로 피복되어 매트를 형성한다.

그러한 섬유들로부터 유리섬유 매트를 생산하는 가장 일반적인 두가지 방법은 습식-레이드 및 건식-레이드 공정을 포함하는 것이다. 전형적으로, 건식-레이드공정에서는, 섬유들을 절단하여 이송기상에서 송풍과정을 거친후, 바인더를 도포하여 매트를 형성한다. 건식-레이드 공정은 특히 수다발의 유리섬유를 갖는 고다공성 매트의 제조에 적합하다. 그러나, 그러한 건식-레이드 공정은 표면적전체를 통해 일정하지 않은 중량을 갖는 매트를 제조하는 경향이 있다. 이것은 특히 200 g/m²이하의 기본중량을 갖는 저중량 건식-레이드 매트에 적용된다. 또한, 건식-레이드 공정에서 섬유들은 절단되기 전에 전형적으로 별도의 단계에서 건조 및 패킹되지만, 습식-레이드 공정에서는 이러한 것이 불필요하므로, 건식-절단 투입 섬유의 사용은 습식-레이드 공정에 사용되는 섬유보다 비용이 더 비싸다.

습식-레이드 공정에서는, 수용액(당해분야에서 종종 "화이트 워터"라고 함)이 형성되어 유리섬유가 그 속에서 분산된다. 상기 화이트 워터는 분산제, 점성 조절제, 소포제 또는 다른 화학제를 함유할 수 있다. 그런후 절단섬유는 화이트 워터에 도입되어 섬유들이 분산되고, 슬러리를 형성하도록 교반된다. 그런후 상기 슬러리의 섬유들은 이동스크린에 흡착되어, 실질적인 물부분이 제거되어 웨브를 형성한다. 그런후 바이더를 웨브에 도포하며 잔여의 물을 제거하고바인더를 경화하기 위해 최종매트가 건조된다. 최종 비직물 매트는 분산된 유리필라멘트의 집합물이다.

화이트 워터 및 최종 슬러리는 유리섬유 매트내에서 바람직한 섬유분배를 얻는데에 주요한 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 와이트 워터내의 유리섬유의 형태 및 양, 분산제, 및/또는 점성 조절제는 섬유의 분산정도에 영향을 끼칠수 있다. 더욱이, 과정동안 섬유의 분산정도는 최종 유리매트의 다공성, 인장강도 및 인열강도에 중요한 영향을 갖는다.

습식-레이드 공정은, 양이온 점성조절제, 또는 음이온 점성조절제 시스템을포함할 수 있는, 비이온 점성조절제 시스템을 사용해왔다. 예를 들어, 미국특허 제 4,869,932 호는, 침전물이 화이트워터의 형성을 방해하지 않도록 사슬이 긴 음이온 점성조절제를 갖는 화이트워터용의 분자량이 작은 수용성인 음이온 비닐중합체로 유리섬유를 취급할 것을 제안한다. 이와 대조적으로, 미국특허 제 4,526,914 호는 양이온 계면활성제, 양이온 점성조절제를 갖는 점성조절제 시스템 및 0 내지 90% 의 비이온 셀룰로이즈 점성조절제를 사용하는 화이트워터 분산제 시스템에 관한 것이다.

종래의 시스템은 섬유의 분산 및 제어된 다공성을 갖는 유리 매트, 특히 다발 또는 구조 유리매트의 형성을 제어하는데 완전히 만족하도록 증명하지 못했다. 예를 들어, 음이온 폴리아크릴아미드 점성조절제를 포함하는 습식-레이드 공정은 지붕매트와 같이 고르게 분산된 섬유로 매트를 제조하는데 사용되어 왔으나, 다발 또는 구조 유리매트의 제조에는 적합하지 않다.

따라서, 경제적이면서 섬유들간 상호작용의 보다 나은 제어를 할 수 있는 유리매트의 제조를 위한 습식-레이드 공정이 필요하다. 특히, 고다공성 및 균일한 중량을 갖는 다발 또는 구조 유리섬유 매트의 제조를 위한 개량된 습식-레이드 공정이 필요하다.

본 발명은 유리매트 및 유리매트의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유리매트(특히 다발 유리매트)를 제조하는 습식-레이드(wet-laid) 방법, 및 이 방법에 의해 형성된 매트에 관한 것이다. 그러한 매트는, 지붕널, 합성물품, 폴리우레탄 폼 헤드라이너와 같은 다양한 제품으로 형성될 수 있으며, 보트 선체 및 음식 서비스쟁반과 같은 강화 플라스틱응용품에도 사용될 수 있다.

도 1 은 실시예Ⅰ에서 설명한 조건을 사용한 본 발명에 따라 제조된 유리섬유 매트의 사진이다.

도 2 는 실시예Ⅱ에서 설명한 조건을 사용한 본 발명에 따라 제조된 유리섬유 매트의 사진이다.

도 3 은 실시예Ⅲ에서 설명한 조건을 사용한 본 발명에 따라 제조된 유리섬유 매트의 사진이다.

본 발명은 고품질의 섬유 유리매트를 제조하기 위한 경제적인 습식-레이드 방법의 필요에 답한다. 본 발명은 유리섬유의 분산 및 반대로 대전된 점성조절제의 사용을 통한 연속적인 섬유들의 다발을 제어함으로써 이 방법을 달성한다.적당히 연속하여 반대로 대전된 점성조절제를 추가함으로써, 유리섬유들은 화이트 워터에서 분산될 수 있으며 그런후 함께 끌어당겨 다발을 형성한다. 점성조절제에 의해 발생한 정전기힘이 먼저 유리섬유들을 분산시키며, 그런후 제어된 방법에서 섬유들을 함께 끌어당겨, 유리매트, 특히 고다공성 및 균일한 중량을 갖는 유리매트를 이전보다 더욱 효과적이고 더 나은 제어로 제조할 수 있다.

특히, 본 발명은 섬유 유리매트, 바람직하게는 다발유리매트를 만드는 방법을 제공한다. 본 방법은 먼저 슬러리를 형성하는 분산제 및 대전된 점성조절제를 함유하는 화이트워터에 유리섬유를 분산시킴으로써 유리매트를 형성하는 것과 관련있다. 그런후 반대로 대전된 점성조절제를 상기 슬러리에 도포한다. 그런후 상기 슬러리로부터 물을 제거하여 유리매트를 형성한다. 본 발명의 매트는, 필요한 사용목적에 따라, 균일하게 분산된 유리섬유 또는 유리섬유의 다발을 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 슬러리에 관한 것이다. 일반적으로, 본 발명의 슬러리는 유리섬유, 양극으로 대전된 또는 양이온 점성조절제, 음극으로 대전된 또는 음이온 점성조절제, 계면활성제, 및 물을 포함한다. 전형적으로, 양이온 점성조절제는 슬러리의 약 100ppm(parts per million) 내지 약 1000ppm, 또는 약 0.01 내지 약 0.1 중량% 범위의 양으로 존재한다. 음이온 점성조절제는 양이온 점성조절제 중량의 약 1 내지 약 35 중량%, 또는 슬러리의 약 0.0001 내지 약 0.035 중량%의 양으로 존재한다.

본 발명은 이하에서 더 상세히 설명된다.

여기서 사용되는 모든 기술적이고 과학적인 용어는 본 발명이 속하는 당해기술의 당업자가 보통 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 비록 여기서 설명된 것과 동일하거나 유사한 방법 및 물질들이 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있을 지라도, 바람직한 방법 및 물질들이 설명된다.

본 발명은 제조되는 매트 뿐만 아니라, 섬유 유리매트의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시형태에 있어서, 섬유 유리매트의 제조방법은 분산제, 물, 유리 섬유다발, 및 양극으로 대전된 또는 양이온 점성조절제와 같은 대전된 점성조절제를 결합함으로써 슬러리를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 섬유들은 두꺼운 스톡을 형성하기 위해 상기 슬러리에서 분산된다. 그런후, 음극으로 대전된 또는 음이온 점성조절제와 같이, 반대로 대전된 점성조절제를 그 슬러리에 첨가하여, 대전된 점성조절제 및 반대로 대전된 점성조절제가 서로 접촉하도록 한다. 두꺼운 스톡은 얇은 스톡을 형성하도록 물로 희석된다. 습식 유리매트를 형성하기 위해, 상기 슬러리로부터 물을 제거한다. 바람직하게는, 그런후 바인더를 그 습식 매트에 도포하고, 과잉의 수분을 제거하고 바인더를 경화시킨다. 이러한 방법은 특히, 다공성 구조 및 매트 전체에 섬유다발의 균일한 분산을 갖는, 다발 또는 구조 유리매트의 제조에 적합하다.

이러한 독창적인 방법은, 화이트워터의 점성을 조절하기 위해서 뿐만 아니라 섬유분산 및 예를 들어, 다발 유리섬유 매트를 형성하기 위해 섬유의 연속적인 다발의 양을 제어하기 위해 반대로 대전된 점성조절제를 이용한다. 점성조절제에 의해 발생되는 정전기힘을 제어함으로써, 화이트워터내의 유리섬유의 분산 및 섬유들의 연속적인 끌어당김을 가능하게하여 유리매트, 특히, 다발 또는 구조 유리섬유를 형성할 수 있게 한다. 이러한 방법에 의해 제조되는 최종 유리 섬유매트는 고다공성 구조 및 매트 전체에 섬유다발의 균일한 분산, 그 결과 매트 전체에 균일한 섬유중량을 갖는 작거나 또는 큰 섬유다발을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 습식-레이드 방법은 전형적인 건식-레이드 공정보다 사용하기에 더 경제적이다.

유리섬유

본 발명의 화이트워터로 도입될 수 있는 유리섬유의 형태는 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 유리섬유는 다발의 형태로 화이트워터로 도입될 수 있으며, 각각의 다발은 복수의 유리섬유 또는 필라멘트를 포함하고 있다. 더나아가, 각 다발당 필라멘트의 수는 화이트워터내에서 섬유다발의 분산을 최적화하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 다발은 약 1,000 내지 약 10,000 개의 개별 유리필라멘트를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 약 4,000 내지 약 6,000 개, 더욱 바람직하게는 약 5,000 개의 유리 필라멘트를 포함하는 것이다.

개별 유리섬유 또는 필라멘트의 길이 및 직경은 화이트워터내에서의 분산을 최대로 하도록 선택될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 다발 유리매트를 형성하기 위해 섬유들의 연속적인 다발을 최적화하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 개별 유리 필라멘트들은 약 3 내지 약 50 밀리미터, 바람직하게는 약 18 내지 약 25 밀리미터 길이의 섬유를 갖을 수 있다. 유리섬유에 적당한 직경은, 약 5 내지 약 25 미크론, 바람직하게는 약 10 내지 20 미크론, 및 가장 바람직하게는 약 16 미크론에 한정되는 것이 아니라, 이들을 포함한다.

유리섬유를 화이트워터에 첨가하기 전에, 사이징제 또는 사이징 혼합물로 처리하는 것이 바람직하다. 적당한 사이징 혼합물은 섬유의 제조동안 필라멘트들 간의 마모, 예를 들어, 용융유리로부터 유리섬유를 보호한다. 화이트워터의 다른 구성성분들과 양립할 수 있는한, 다양한 사이징제 중 어떤것도 사용될 수 있다. 본 발명에 적합한 사이징된 유리섬유의 실시예는 무역표시 786A하에 오하이오주의 톨레도에 있는 오웬스 코닝으로부터 상업적으로 습득될 수 있다.

화이트워터내의 섬유 또는 섬유다발의 양은, 섬유들이 화이트워터에서 분산되어 물이 제거됨과 동시에 매트를 형성할 수 있는 한, 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 두꺼운 스톡내에 분산될 때, 슬러리는 약 0.3 내지 1.2중량%, 바람직하게는, 약 1 중량%의 섬유농도를 가질 수 있다. 얇은 스톡을 형성하도록 희석될 때, 그 슬러리는 약 0.01 내지 약 0.08중량%, 바람직하게는 약 0.03 중량%의 섬유농도를 가질 수 있다.

분산제

유리섬유의 분산을 돕기위해, 전형적으로 분산제를 화이트워터에 첨가한다. 적당한 분산제는 화이트워터의 다른 구성성분과의 반대의 상호작용없이 화이트워터내의 유리섬유다발의 섬유들을 효과적으로 분산시킬수 있는 것들을 포함한다. 그 분산제는 섬유다발을 깨고 필라멘트들을 분산시키는데 도움을 준다.

바람직하게, 분산제는 계면활성제이다. 본 발명의 적당한 계면활성제는, 한정되지는 않지만, 비이온성, 양이온성 및 양쪽성 계면활성제를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 사용에 적합한 양이온성 계면활성제는 무역표시 Rhodameen VP-532 SPB 하에 뉴저지주의 크랜버리의 Rhone Poulenc 로부터 상업적으로 습득할 수 있는 에톡시레이티드 아민, 및 무역표시 Shercopol DS-140 및 DS-140 NF 하에 뉴저지주의 클리프톤의 Scher Chemicals, Inc. 로부터 상업적으로 습득할 수 있는 계면활성제에 한정되는 것이 아니라, 이들을 포함한다. 실례로, 본 발명의 사용에 적합한 양쪽성 계면활성제는, 무역표시 Mirataine CBS 하에 Rhone Poulenc 로부터 상업적으로 습득할 수 있는 코카미도프로필 하이드록시술테인에 한정되는 것이 아니라, 이것을 포함한다. 다른 적합한 계면활성제는 일리노이즈주 네이퍼빌의 Nalco Chemical Company로부터 상업적으로 습득할 수 있다.

본 발명에 대한 바람직한 분산제는 에톡시레이티드 아민 및 양쪽성 코카미도프로필 하이드록시술테인을 포함한다. 가장 바람직한 에톡시레이티드 아민 및 코카미도프로필 하이드록시술테인은 각각 Rhodameen VP-532-SPB, 및 Mirataine CBS이다.

분산제는 화이트워터에서 유리섬유들을 분산하기에 효과적인 양으로 존재할 수 있다. 바람직하게, 그 분산제는 얇은 스톡의 약 30 내지 약 250ppm, 또는 약 0.003 내지 약 0.025 중량%, 더욱 바람직하게는, 얇은 스톡의 약 120ppm 내지 약 180ppm, 또는 약 0.012 내지 약 0.018 의 중량%의 양으로 얇은 스톡에 존재한다.

점성조절제

본 발명에 사용될 수 있는 점성조절제는 특별히 한정되지 않는다. 적당한 대전특성을 갖는 어떤 점성조절제도 사용될 수 있다. 예를 들어, 모두 플로리다주 템퍼의 Hychem,Inc.로부터 상업적으로 습득할 수 있는 무역표시 Hyperfloc CP 905L, Hyperfloc CE193, Hyperfloc AE847, 및 Hyperfloc AF307; 뉴저지주 웨스트 패터슨의 Cytec Industries 로부터 상업적으로 습득할 수 있는 무역표시 Superfloc MX60, Magnifloc 1885A, 및 Superfloc A1885; 그리고 조지아주 콜럼버스의 Callaway Chemical Company 로부터 상업적으로 습득할 수 있는 무역표시 Jayfloc 3455L 및 Jayfloc 3462 하에 습득할 수 있는 점성조절제는 본 발명의 사용에 적합하다. 바람직하게는, 본 발명에 이용되는 점성조절제는 중합체 재료이다.

중합체 점성조절제가 본 발명에 사용될 때, 필요한 점도(보통, 얇은 스톡에 대해 약 1.5 내지 약 4 센티포이즈)를 얻는한, 중합체의 분자량은 특별히 한정되지 않는다.

일반적으로, 점성조절제의 평균 분자량은 약 500,000 이상, 바람직하게는 약 10,000,000 을 초과한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 양이온성 및 음이온성 점성조절제 둘 다를 이용할 수 있다. 바람직하게, 양이온성 점성조절제는, 양극으로 대전된 제 3 아민을 형성하기 위해 수용액내에서 폴리아크릴아미드를 디메틸아미드와 같은, 제 2 아민과 포름알데히드를 상호작용시킴으로써 만들어지는, 양이온성 폴리아크릴아미드이다. 바람직하게, 음이온성 점성조절제는 음이온성 폴리아크릴아미드, 특히 아크릴아미드 및 아크릴레이트군을 함유하는 가수분해된 공중합체이다. 가장 바람직하게는, 사용되는 음이온성 폴리아크릴아미드는 Jayfloc 3455L 이며, 및 사용되는 양이온성 폴리아크릴아미드는 Jayfloc 3462 이며, 둘다 조지아주 콜롬버스의 Callaway Chemical Company로부터 습득할 수 있다.

화이트워터에 첨가되는 양이온성 및 음이온성 점성조절제의 양은 필요한 섬유의 분산도 및 필요한 섬유의 연속적인 다발의 양에 달려있다. 예를 들어, 양이온성 점성조절제는 얇은 스톡의 약 100 내지 약 1000ppm, 또는 약 0.01 내지 약 0.1 의 중량%, 바람직하게는 약 400 내지 약 600ppm, 또는 약 0.04 내지 약 0.06 중량%의 양으로 얇은 스톡내에 존재할 수 있다. 음이온성 점성조절제는 얇은 스톡의 약 1ppm 내지 약 350ppm, 또는 약 0.0001 내지 약 0.035 중량%의 양으로 얇은 스톡내에 존재할 수 있다. 실례로써, 음이온성 점성조절제는 약 1ppm 내지 약 350ppm 사이의 범위로 얇은 스톡에 존재할 수 있다. 바람직하게, 음이온성 점성조절제는 양이온성 점성조절제 중량의 약 1중량% 내지 약 35중량% 의 양으로얇은 스톡에 존재한다. 예를 들어, 얇은 스톡내의 음이온성 점성조절제의 바람직한 양은 약 4ppm 내지 약 210ppm이며, 실례로써, 약 20ppm 내지 30ppm 일 수 있다.

본 발명에 이용되는 점성조절제는 고체 또는 액체형태일 수 있다. 예를 들어, 점성조절제는 분말의 형태로 또는 수용액의 형태로 존재할 수 있다.

다른 화이트워터 구성성분

다른 종래의 첨가물을 본 발명의 화이트워터에 첨가할 수 있다. 예를 들어, 오염으로부터 또는 본 발명의 유리섬유 매트의 제조에 악영향을 끼치는 유기체를 감소시키거나 또는 제거하기 위해 화이트워터와 양립할 수 있는 살생제를 첨가할 수 있다. 또한, 공정중 발생할 수 있는 화이트워터내로 혼입되는 공기의 양을 감소시키기 위해 화이트워터와 양립할 수 있는 소포제를 사용할 수 있다. 적당한 소포체는, 일리노이즈주 네이퍼빌의 Nalco로부터 상업적으로 습득가능한 Nalco 71-D5 Plus 및 Henkel Corporation으로부터 상업적으로 습득가능한 Foam Master-NXZ 에 한정되는 것이 아니라 이것을 포함한다. 바람직하게, 살생제 및 소포체가 본 발명에 이용될 수 있다.

유리매트 형성의 바람직한 방법

본 발명의 실시형태에 있어서, 먼저 슬러리를 형성하는 분산제, 물, 유리섬유다발, 및 대전된 점성조절제를 결합함으로써 섬유 유리매트를 만들 수 있다. 이러한 구성성분의 첨가순서는 특별히 한정되지는 않는다. 그러나, 그 구성성분의 첨가순서가 변할 수 있는 경우, 먼저 분산제 및 대전된 점성조절제를 물에 첨가하여 화이트워터를 형성하는 것이 바람직하다. 그런후 그 화이트워터에 유리섬유를 첨가하여 슬러리를 형성한다.

격렬한 교반중 대전된 점성조절제를 분말형태로 화이트워터에 첨가할 수 있다. 그러나, 예를 들어, 분말의 점성조절제를 그 분말이 용해될 때까지 물에서 격렬히 교반하여, 대전된 점성조절제를 수용액으로써 첨가하는 것이 바람직하다.

분산제, 물, 유리 섬유다발, 및 대전된 점성조절제를 결합할 때, 섬유들이 적당히 혼합되고 분산되도록 슬러리를 교반하는 것이 바람직하다. 예들 들어, 분산제를 첨가하는 동안 물을 교반하여 분산제가 용액내에서 균일하게 분산되도록 한다. 또한, 대전된 점성조절제를 첨가하는 동안 분산제를 함유하는 물을 교반한다. 더 나아가, 유리 섬유다발을 첨가하는 동안 분산제 및 대전된 점성조절제를 함유하는 화이트워터를 교반할 수 있다. 필요하다면, 섬유다발로부터의 섬유를 포함하여 그 구성성분들을 균일하게 분산하기 충분한 시간 및 강도로 화이트워터 및/또는 슬러리의 구성성분들을 교반하는 한, 교반의 강도 및 시간의 임계는 없다. 바람직하게, 유리 섬유다발을 첨가한 후, 약 10 내지 약 60분의 기간동안 슬러리를 교반하여 섬유 유리다발을 쪼개어 개별섬유들을 화이트워터 속으로 분산시킨다. 그러나, 필요한 시간은 교반의 강도에 따라 변한다는 것을 이해하여야 한다.

슬러리내에서 유리섬유들을 분산시킨 후, 반대로 대전된 점성조절제를 첨가할 수 있다. "반대로 대전된" 이란 점성조절제의 전하가 그 전단계에서 첨가된 대전된 점성조절제의 전하와 반대인 것을 의미한다. 예를 들어, 만약 처음에화이트워터에 첨가된 대전된 점성조절제가 음이온이면, 분산된 섬유를 함유하는 슬러리에 양이온성 점성조절제를 첨가한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 처음에 화이트워터에 첨가된 대전된 점성조절제가 양이온이면, 분산된 슬러리에 첨가되는 반대로 대전된 점성조절제는 음이온이다. 심지어 더욱 바람직한 실시형태에 있어서, 그 대전된 점성조절제는 양이온성 폴리아크릴아미드이며, 반대로 대전된 점성조절제는 음이온성 폴리아크릴아미드이다.

대전된 점정조절제에서처럼, 반대로 대전된 점성조절제를 분말의 형태로 슬러리에 첨가할 수 있다. 그러나, 반대로 대전된 점성조절제를 수용액의 형태로 첨가하여, 대전된 점성조절제와 반대로 대전된 점성조절제의 상호작용으로 인해 침전물이 형성될 가능성을 최소화 하는 것이 바람직하다. 또한, 반대로 대전된 점성조절제를 첨가하는 동안 슬러리를 교반하는 것이 바람직하다.

물, 유리섬유, 분산제, 및 대전된 점성조절제 및 반대로 대전된 점성조절제를 결합함으로써, 본 발명의 바람직한 슬러리가 형성된다. 실례로, 양이온 점성조절제가 약 0.01 내지 약 0.1 중량% 범위의 양으로 슬러리내에 존재할 수 있으며, 음이온 점성조절제는 양이온 점성조절제 중량의 약 1 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.

슬러리의 pH 는, 비록 특별히 한정되지는 않지만, 약 5 내지 약 10, 더욱 바람직하게는, 약 7 내지 8.5 범위내이다. 그 슬러리의 점도는 얇은 스톡에 대해 약 1 내지 6 센티포즈, 바람직하게는, 약 1.5 내지 약 4 센티포즈의 범위내에 있을 수 있다. 그 슬러리의 바람직한 온도는 약 10℃ 내지 약 40℃(약 50℉ 내지 약104℉)이다.

그 슬러리를 형성한 후, 유리섬유 매트를 형성할 수 있다. 예를 들어, 그 슬러리를 물로 희석하여 얇은 스톡을 형성할 수 있다. 그 얇은 스톡은 유리섬유가 흡착되는 스크린 또는 실린더를 통과 할 수 있다. 물은 중력 및/또는 흡인력에 의해 제거될 수 있으며, 그리고 습식 유리섬유 매트가 형성된다.

예를 들어, 범람 및 추출방법과 같은 적당한 방법으로 습식유리 매트에 바인더를 도포할 수 있다. 본 발명의 유리 매트를 형성하도록 섬유들을 결합할 수 있는 어떤 바인더도 사용될 수 있다. 더욱이, 바인더의 양은 필요한 매트가 형성되도록 변할 수 있다. 예를 들어, 그 바인더는 스티렌-부타디엔 라텍스 공중합체를 갖는 요소-포름알데히드 수지일 수 있으며, 더나아가 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 및 N-메틸롤아크릴아미드와 같은 아크릴아미드 단위체를 포함할 수 있다.

당해 기술분야에서의 종래의 수단에 의해 경화된 바인더 및 매트로부터 과잉의 수분을 제거할 수 있다. 예를 들어, 비록 200℃(392℉)아래 온도도 사용할 수 있지만, 높은 온도, 전형적으로 적어도 200℃(392℉)까지 바인더 혼합물을 가열하여 경화시킬 수 있다. 비록 열처리만에 의한 경화로도 보통 효과적인 경화에 충분하지만, 경화속도 및 경화된 바인더의 품질을 향상시키기 위해서 암모늄 클로라이드, p-톨루엔, 술폰산, 알루미늄 황산염, 암모늄 포스페이트, 또는 아연 니트레이트와 같은 촉매를 사용할 수 있다.

본 발명의 매트

본 발명에 의해 다양한 특성을 갖는 유리섬유 매트를 제조할 수 있다. 예를 들어, 더 적은 개방 표면적을 가지며 고르게 분산된 섬유매트, 적은 다발을 갖는 매트, 및/또는 큰 다발과 더 많은 개방 표면적을 갖는 매트를 본 발명에 따라 제조할 수 있다. 실례로, 사용된 반대로 대전된 점성조절제의 양을 제한함으로써 및/또는 물을 제거하고 바인더를 경화하기 전에 대전된 점성조절제와 반대로 대전된 점성조절제의 접촉시간을 제한함으로써 고르게 분산된 섬유를 포함하는 매트를 제조할 수 있다. 유사하게, 사용된 반대로 대전된 점성조절제의 양을 증가시킴으로써 및/또는 물을 제거하고 바인더를 도포하고 경화하기 전에 대전된 점성조절제와 반대로 대전된 점성조절제의 접촉시간을 증가시킴으로써 많은 다발을 포함하는 매트를 제조할 수 있다. 이러한 다발 매트(즉, 구조 유리섬유)는 일반적으로 다공성 구조 및 섬유다발의 균일한 분배를 갖는다.

본 발명의 유리섬유 매트는, 배치(batch), 세미-배치, 또는 연속공정에서 종래의 장치를 사용하여 만들어 질 수 있다. 예를 들어, 작은 배치규모의 공정에서, 분산제, 대전된 점성조절제, 및 유리섬유 다발은 유리섬유를 분산시키도록 데클박스(deckle box)에서 결합될수 있으며, 반대로 대전된 점성조절제를 첨가할 수 있다. 데클박스로부터 물을 배출할 수 있으며 섬유들은 그 데클박스의 스크린 상부에 걸릴 수 있다. 습식 유리매트는 건조될 수 있으며 핸드시트를 형성하도록 적당한 바인더로 경화될 수 있다.

상업적 규모의 공정을 위해, 본 발명의 습식-레이드 매트는, 일반적으로 상업적으로 습득가능한 포드리니어(Fourdrinier), 와이어 실린더,스테븐포머(Stevens Former), 로토포머(Roto Former), 인버포머(Inver Former), 벤티포머(Venti Former), 및 경사델타포머(Delta Former)기계와 같은 종이제조형 기계의 사용을 통해 처리된다. 바람직하게, 경사델타포머 기계가 이용된다. 본 발명의 유리섬유 매트는 분산제와 대전된 점성조절제(예를 들어, 양이온성 점성조절제)를 혼합탱크에서 물과 함께 결합하여 화이트워터를 형성함으로써 준비될 수 있다. 공정에서 사용되는 물의 양은 사용되는 장치의 크기에 따라 변할 수 있다. 전형적인 물의 부피는 약 300,000 리터 내지 약 1,850,000 리터의 범위이다. 위에서 언급한 것처럼, 소포제 및/또는 살생제와 같은 다른 구성성분들을 화이트워터에 첨가할 수 있다. 두꺼운 스톡을 형성하도록 습식 절단섬유를 화이트워터에 첨가하고 교반할 수 있다. 두꺼운 스톡의 섬유농도는 중량단위로 약 0.3% 내지 약 2.0%, 바람직하게는 약 1.2%, 더욱 바람직하게는 약 1% 의 양으로 존재할 수 있다. 그 두꺼운 스톡은 일련의 혼합 및 저장탱크로 전달되어 반대로 대전된 점성조절제와 혼합될 수 있다. 그 두꺼운 스톡은 유리섬유 농도가 중량단위로 약 0.01% 내지 약 0.08%, 바람직하게는 약 0.03% 의 농도로 희석된다. 희석된 또는 얇은 스톡은 탈수되는 종래의 헤드박스를 통과하여 흡입력 또는 진공에 의해 탈수되는 이동와이어 스크린에 흡착되어 비직물 유리섬유 웨브를 형성한다. 그런후 그 웨브는 종래의 수단, 예를 들어, 범람 및 추출방법에 의해 바인더로 피복될 수 있으며 매트를 건조시키고 바인더를 경화시키는 건조오븐을 통과할 수 있다. 최종 매트는 큰 롤에 수집될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 있어서, 섬유 다발들을 포함하는 매트는 수많은 다른응용에 사용될 수 있다. 예를 들어, 그 매트는 합성물품 및 플라스틱에 사용될 수 있다. 또한, 습식-레이드 매트는 또한 보트 선체 또는 음식 서비스쟁반의 제조에 사용될 수 있다. 정전기작용으로 반대로 대전된 점성조절제의 연속적인 첨가, 섬유다발의 분산 및 분산된 섬유들의 연속적인 다발을 제어할 수 있다. 본 발명을 사용하여 고다공성 및 매트 전체에 균일한 중량을 갖는 다발 매트를 효과적이고 확실하게 생산할 수 있다.

전술한 상세한 설명은 오직 명쾌한 이해를 제공하였으며 당업자에게 명백한 수정으로부터 어떤 불필요한 한정도 없다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명이 특별한 실시형태와 관련하여 설명되어지지만, 수정을 할수 있으며 이 출원은, 일반적으로, 본 발명의 원리 및 본 발명이 속하는 기술분야에서의 공지기술 그리고 앞서 설정한 본질적인 특징에 적용하여 그리고 첨부된 청구항의 범위에서 따라 본 발명이 개시하는 것으로부터의 변경을 포함하여, 본 발명의 변형, 용도, 또는 적용까지도 다룰 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

실시예

실시예Ⅰ:

다음의 공정에 의해 필요한 섬유의 거칠기 및 매트 밀도를 나타내는 유리매트 핸드시트를 형성하도록 실험적인 공정을 실행하였다. 먼저 양이온성 폴리아크릴아미드 "Jayfloc 3462" 의 0.25wt.%수용액 및 음이온성 폴리아크릴아미드 "Jayfloc 3455L" 의 0.25wt.%수용액 각각을 준비하였다. 핸드시트를 만들기 위해, 뉴저지주 크랜버리의 Rhone Poulenc 에서 무역표시 "Rhodameen VP-532/SPB" 하에 습득가능한 에톡시레이티드 아민 분산제 5방울을 교반중인 5리터의 물에 첨가하면, 25mm(1인치)의 길이와 16미크론의 직경을 갖는 유리섬유의 습식 절단다발 8.5그램이 생겼다. 그런후, 0.25wt.% 양이온성 폴리아크릴아미드용액 70mL 를 격렬한 교반중에 첨가하여 두꺼운 스톡을 형성하였다. 그 두꺼운 스톡을 약 1분간 교반하였다. 그러는 동안, 여과 와이어 메쉬를 장착한 제 2 용기에서 0.25wt.% 양이온성 폴리아크릴아미드용액 70mL 및 0.25wt.% 음이온성 폴리아크릴아미드용액 2mL 를 35 리터 물에 혼합하였다.

일단 유리섬유가 분산되면, 5리터의 두꺼운 스톡이 제 2 용기로 전달되어 혼합되었으며, 약 5 내지 8 초동안 희석용액을 격력히 교반하였다. 그런후, 물을 배출시켜 와이어 메쉬상에 습식 유리매트를 형성시켰다. 진공흡입기를 가하여 이러한 습식 유리매트의 과잉의 물을 제거하였다.

그런후, 오하이오주 콜롬버스의 Borden Inc.으로부터 습득가능한 요소-포름알데히드와 미시간주 미드랜드의 Dow Chemical 로부터 습득되는 스티렌-부타디엔 라텍스를 결합하여 미리 준비한 요소-포름알데히드 바인더를 습식 유리웨브에 도포하였다. 진공흡입기를 가하여 과잉의 바인더를 제거하였으며, 약 176℃(349℉)의 온도에서 약 15분 동안 오븐에서 습식 유리매트를 건조시키고 경화시켰다. 최종 건식유리 매트부분이 도 1 에 도시되어 있다.

실시예Ⅱ:

제 2 수용액을 형성하기 위해 음이온성 폴리아크릴아미드 7mL 및 양이온성 폴리아크릴아미드 70mL 를 사용한 것을 제외하고는 실시예Ⅰ에서 설명된 실험적인공정이 실행되었다. 나머지 실험적인 단계는 실시예Ⅰ에서 설명한 것과 동일하였다. 최종 건식 유리매트의 부분이 도 2 에 도시되어 있다.

실시예Ⅲ:

제 2 용기내에서 희석된 유리섬유 슬러리를 60초 동안 교반한 것을 제외하고는 실시예Ⅱ에서 설명된 실험적인 공정이 실행되었다. 최종 건식 유리매트의 부분이 도 3 에 도시되어 있다.

Claims

다발 또는 구조 유리매트의 제조 방법에 있어서,

(a) 유리섬유, 분산제, 물, 및 적어도 하나의 대전된 점성조절제의 슬러리를 형성하는 단계,

(b) 상기 슬러리에 적어도 하나의 반대로 대전된 점성조절제를 첨가하는 단계, 및

(c) 유리다발을 함유하는 습식 유리매트를 형성하기 위해 상기 슬러리로부터 상기 물을 제거하는 단계를 포함하는 유리매트의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 습식 유리매트가 형성된 후,

(a) 상기 습식 유리매트에 바인더를 도포하는 단계, 및

(b) 상기 바인더를 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 대전된 점성조절제는 양이온성 점성조절제이며 상기 반대로 대전된 점성조절제는 음이온성 점성조절제인 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 양이온성 점성조절제는 양이온성 폴리아크릴아미드이며 상기 음이온성 점성조절제는 음이온성 폴리아크릴아미드인 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 단계 (b) 의 상기 반대로 대전된 점성조절제를 수용액의 형태로 단계 (a) 의 상기 슬러리에 첨가하는 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 수용액은, 반대로 대전된 점성조절제에 더하여, 적어도 하나의 대전된 점성조절제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 대전된 점성조절제는 상기 슬러리의 약 0.01 중량% 내지 약 0.1 중량% 범위의 양으로 존재하며 상기 반대로 대전된 점성조절제는 상기 대전된 점성조절제 중량의 약 1 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 유리 섬유의 슬러리를 형성하는 단계는 또한

(a) 물, 분산제, 및 대전된 점성조절제를 포함하는 화이트워터를 형성하는 단계, 및

(b) 상기 화이트워터에 유리다발을 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 유리매트의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 슬러리로된 유리섬유들은 평균 섬유길이가 약 3mm 내지 약 50mm 인 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 슬러리를 형성하기 위해 첨가되는 유리 섬유들은 약 1,000 내지 약 10,000 개의 개별 유리필라멘트를 갖는 유리다발의 형태인 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 분산제가 계면활성제인 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 11 항에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성, 양이온성, 양쪽성 계면활성제 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 11 항에 있어서, 상기 계면활성제는 에톡시레이티드 아민, 코카미도프로필 하이드록시술테인 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유리매트의 제조방법.
제 1 항의 방법에 의해 형성된 다발 유리매트
섬유 유리매트의 제조방법에 있어서,

(a) 유리섬유, 분산제, 물, 및 적어도 하나의 대전된 점성조절제의 슬러리를 형성하는 단계,

(b) 상기 슬러리에 반대로 대전된 점성조절제를 첨가하는 단계, 및

(c) 습식 유리매트를 형성하기 위해 상기 슬러리로부터 상기 물을 제거하는 단계를 포함하는 섬유 유리매트의 제조방법.
제 15 항에 있어서, 상기 습식 유리매트가 형성된 후,

(a) 상기 습식 매트에 바인더를 도포하는 단계, 및

(b) 과잉의 수분을 제거하고 상기 바인더를 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 유리매트의 제조방법.
제 15 항에 있어서, 상기 대전된 점성조절제는 상기 슬러리의 약 0.01중량% 내지 약 0.1 중량% 범위의 양으로 존재하며, 상기 반대로 대전된 점성조절제는 상기 대전된 점성조절제 중량의 약 1 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 섬유 유리매트의 제조방법.
제 15 항에 있어서, 상기 분산제는 에톡시레이티드 아민 또는 코카미도프로필 하이드록시술테인을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 유리매트의 제조방법.
제 15 항에 있어서, 상기 대전된 점성조절제는 양이온성 폴리아크릴아미드를 포함하며 상기 반대로 대전된 점성조절제는 음이온성 폴리아크릴아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 유리매트의 제조방법.
슬러리에 있어서,

(a) 평균 섬유길이가 약 3mm 내지 약 50 mm 인 유리섬유,

(b) 상기 슬러리의 약 0.01 중량% 내지 약 0.1 중량% 범위의 양을 갖는 양이온성 점성조절제,

(c) 상기 양이온성 점성조절제 중량의 약 1 중량% 내지 약 35 중량% 범위의 양을 갖는 음이온성 점성조절제,

(d) 계면활성제, 및

(e) 물을 포함하는 슬러리.
제 20 항에 있어서, 상기 양이온성 점성조절제는 양이온성 폴리아크릴아미드이며 상기 음이온성 점성조절제는 음이온성 폴리아크릴아미드인 것을 특징으로 하는 슬러리.