KR20150039822A - Improved fiberglass reinforced composites - Google Patents

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지안샤 천
헬렌 후앙
윌리엄 지 헤이거
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오씨브이 인텔렉츄얼 캐피탈 엘엘씨
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Abstract

파이버글라스 보강 복합재는 개선된 물리적 성질을 구비한다. 파이버글라스 보강 복합재는, 복합재의 수지 바인더 내에 그리고/또는 개별 유리 섬유들에 직접 코팅되는 사이징 조성물 내에 코어-쉘 고무 나노입자들을 통합한다. Fiberglass reinforced composites have improved physical properties. The fiberglass reinforced composites incorporate core-shell rubber nanoparticles within the resin binder of the composite and / or within a sizing composition that is coated directly onto the individual glass fibers.

Description

개선된 파이버글라스 보강 복합재{IMPROVED FIBERGLASS REINFORCED COMPOSITES}[0001] IMPROVED FIBERGLASS REINFORCED COMPOSITES [0002]

본 출원은, 2012 년 8 월 3 일에 제출된 미국 가출원 제 61/679,196 호와 2012 년 11 월 16 일에 제출된 제 61/727,453 호를 우선권 주장하고, 이 가출원들은 전부 참조로 여기에서 원용된다.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 61 / 679,196, filed August 3, 2012, and No. 61 / 727,453, filed November 16, 2012, all of which are incorporated herein by reference .

종래의 아스팔트 지붕공사용 판자들 (shingles) 은, 파이버글라스 웨브에 아스팔트 코팅을 적용하고 여전히 연질 상태인 아스팔트 코팅에 모래 또는 다른 지붕공사용 과립들 (granules) 을 끼워넣은 후, 일단 아스팔트가 경화되고 나면 이렇게 형성된 웨브를 개별 판자들로 세분함으로써 만들어진다. 파이버글라스 웨브는 보통 적합한 수지 바인더에 의해 함께 결합된 유리 섬유들로 만들어진다. 게다가, 미세하게 분쇄된 무기 미립자 충전제가 보통 아스팔트 코팅에 포함되어서 비용을 감소시키고, 판자의 열 변형 저항성을 개선하고, 아스팔트 UV 열화를 감소시킨다. Conventional asphalt roofing shingles are produced by applying an asphalt coating to a fiberglass web and sanding sand or other roofing granules into a still soft asphalt coating and then once the asphalt is cured Is formed by subdividing the formed web into individual planks. Fiberglass webs are usually made of glass fibers joined together by suitable resin binders. In addition, finely ground inorganic microfine fillers are usually included in the asphalt coating to reduce cost, improve the thermal deformation resistance of the board, and reduce asphalt UV degradation.

전체 내용이 본원에 참조로 원용되는, 공동 양도된 미국 특허 제 7,951,240 호는, 이런 식으로 만들어진 지붕공사용 판자들의 인열 강도가 아스팔트 코팅에 함유된 미립자 충전제의 타입에 의해 영향을 받을 수 있음을 보여준다. 특히, 이 특허는, 돌로마이트, 실리카, 슬레이트 가루, 고 마그네슘 카보네이트 등과 같은 경질의 충전제들이 사용된다면 이러한 지붕공사용 판자들의 인열 강도가 저하될 수도 있음을 보여준다.Commonly assigned U.S. Patent No. 7,951,240, the entire contents of which is incorporated herein by reference, show that the tear strength of roofing boards made in this way can be influenced by the type of particulate filler contained in the asphalt coating. In particular, this patent shows that if tough fillers such as dolomite, silica, slate powder, high magnesium carbonate, etc. are used, the tear strength of such roofing planks may be reduced.

많은 타입의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들의 물리적 성질은, 유리 섬유들이 판자 제조에 사용하기 위한 파이버글라스 매트와 같은 복합재의 매트릭스 또는 보디를 형성하는 폴리머와 조합되기 전 유리 섬유들에 적용되는 수지 바인더에 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함함으로써 개선될 수도 있음을 발견하였다. The physical properties of many types of fiberglass reinforced polymer composites are that the glass fibers are applied to the glass fibers prior to being combined with the matrix or composites of composites such as fiberglass mats, - shell rubber nanoparticles. ≪ / RTI >

더욱이, 이런 코어-쉘 고무 나노입자들을 담지한 유리 섬유들은, 유용한 제품들을 만들기 위해서 미리 사이징된 유리 섬유들이 사용되는 후속 제조 프로세스에서 섬유들에 추후 적용되는 별도의 폴리머 바인더에 입자들을 포함하기 보다는 섬유들이 만들어질 때 섬유들에 적용되는 사이즈제 (size) 에 입자들을 포함함으로써 용이하게 만들어질 수 있음을 또한 발견하였다. Moreover, glass fibers bearing such core-shell rubber nanoparticles may contain fibers rather than particles in a separate polymeric binder that is subsequently applied to the fibers in subsequent manufacturing processes in which pre-sized glass fibers are used to make useful products, Can be made easily by including the particles in a size that is applied to the fibers as they are made.

본 발명의 일부 예시적 실시형태들에서, 파이버글라스 보강 복합재의 물리적 성질은 코어-쉘 고무 나노입자들을 복합재의 수지 바인더 내에 통합함으로써 개선될 수도 있음을 발견하였다.In some exemplary embodiments of the present invention, it has been found that the physical properties of the fiberglass reinforced composites may be improved by incorporating core-shell rubber nanoparticles within the resin binder of the composite.

본 발명의 다양한 예시적 실시형태들에서, 파이버글라스 보강 복합재는 아스팔트 지붕공사용 판자들을 제조하는데 사용하기 위한 개선된 지붕공사용 매트를 포함한다. 개선된 지붕공사용 매트의 일부 예시적 양태들은 다중 유리 섬유들, 및 개별 유리 섬유들을 함께 홀딩하는 수지 바인더로 이루어진 파이버글라스 매트를 포함하고, 수지 바인더는 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함한다. In various exemplary embodiments of the present invention, the fiberglass reinforced composites include an improved roof construction mat for use in manufacturing asphalt roofing construction boards. Some exemplary embodiments of the improved roof construction mat include a fiber glass mat comprising a plurality of glass fibers and a resin binder that holds together the individual glass fibers, wherein the resin binder comprises rubber core-shell nanoparticles.

더욱이, 본 발명의 추가 예시적 양태들에 따르면, 이 코어-쉘 고무 나노입자들을 담지한 유리 섬유들은, 후속 제조 프로세스에서 섬유에 추후에 적용되는 별도의 폴리머 바인더에 나노입자들을 포함하기 보다는 또는 그것에 부가하여 섬유들이 만들어질 때 섬유들에 적용되는 사이즈제에 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함함으로써 만들어질 수도 있음을 발견하였다. Further, according to further exemplary aspects of the present invention, the glass fibers carrying these core-shell rubber nanoparticles may be incorporated into a separate polymeric binder that is subsequently applied to the fibers in a subsequent manufacturing process, In addition, it has been discovered that core-shell rubber nanoparticles may be made by including core-shell rubber nanoparticles in the sizing agent applied to the fibers when the fibers are made.

따라서, 본 발명의 예시적 양태들은, 매트릭스 폴리머 및 매트릭스 폴리머에 분산되는 유리 섬유들을 포함하는 파이버글라스 보강 폴리머 복합재를 제공하고, 유리 섬유들의 표면들은 코어-쉘 고무 나노입자들의 코팅을 담지한다. Thus, exemplary embodiments of the present invention provide a fiberglass reinforced polymer composite comprising glass fibers dispersed in a matrix polymer and a matrix polymer, wherein the surfaces of the glass fibers carry a coating of core-shell rubber nanoparticles.

본 발명의 다른 예시적 양태들에 따르면, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재를 제조하는데 사용하기 위한 유리 필라멘트들 및 섬유가 제공된다. 유리 필라멘트들 및 섬유들은 수성 사이즈 조성물의 코팅을 담지한 유리 필라멘트 또는 섬유 기재를 포함하고, 수성 사이즈 조성물은 필름 형성 폴리머, 유기실란 커플링제 및 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함한다. In accordance with other exemplary aspects of the present invention, there are provided glass filaments and fibers for use in making fiberglass reinforced polymer composites. Glass filaments and fibers include glass filaments or fibrous substrates carrying a coating of an aqueous size composition, and the aqueous size composition includes film forming polymers, organosilane coupling agents and core-shell rubber nanoparticles.

본 발명의 추가 예시적 양태들은, 유리의 용융 스트림들을 생성하기 위해서 부싱에서 다중 오리피스들을 통하여 용융된 유리를 충전하고, 유리의 용융 스트림들이 고형화하여 개별 필라멘트들을 형성할 수 있도록 허용하는 것을 포함하는 유리 섬유들을 제조하기 위한 연속 프로세스를 또한 제공한다. 개별 필라멘트들은 윤활제, 필름 형성 수지 및 유기실란 커플링제를 함유한 초기 (incipient) 사이즈 조성물로 코팅될 수도 있고, 섬유를 형성하도록 함께 조합될 수도 있다. 프로세스는 코어-쉘 고무 나노입자들의 코팅을 섬유에 적용하는 것을 추가로 포함할 수도 있다. Additional exemplary embodiments of the present invention are directed to a method of making a glass comprising filling a molten glass through multiple orifices in a bushing to produce molten streams of glass and allowing the molten streams of the glass to solidify to form individual filaments It also provides a continuous process for making fibers. The individual filaments may be coated with an incipient size composition containing a lubricant, a film forming resin and an organosilane coupling agent, or may be combined together to form fibers. The process may further comprise applying a coating of core-shell rubber nanoparticles to the fibers.

일부 예시적 실시형태들은 복수의 개별 유리 섬유들 파이버글라스 및 수지 바인더를 포함한 파이버글라스 보강 폴리머 복합재를 제공하고, 코어-쉘 고무 나노입자들은 복합재의 수지 바인더 내에 통합된다. 개별 유리 섬유들은 수지 바인더에 의해 함께 홀딩되는 파이버글라스 매트를 형성할 수도 있다. 수지 바인더는, 바인더 중 수지의 총량을 기준으로, 0.1 ~ 20 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들, 또는 0.5 ~ 10 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함할 수도 있다. 고무 코어-쉘 나노입자들의 평균 입도는 250 ㎚ 이하일 수도 있다. 수지 바인더는 요소 포름알데히드 수지, 아크릴 수지 또는 그것의 혼합물로 형성될 수도 있다. Some exemplary embodiments provide a fiberglass reinforced polymer composite comprising a plurality of discrete glass fibers, a fiberglass and a resin binder, wherein the core-shell rubber nanoparticles are incorporated into the resin binder of the composite. The individual glass fibers may form a fiberglass mat held together by a resin binder. The resin binder may comprise 0.1 to 20 weight percent of the rubber core-shell nanoparticles, or 0.5 to 10 weight percent of the rubber core-shell nanoparticles, based on the total weight of the resin in the binder. The average particle size of the rubber core-shell nanoparticles may be 250 nm or less. The resin binder may be formed from urea formaldehyde resin, acrylic resin or a mixture thereof.

일부 예시적 실시형태들에서, 고무 코어-쉘 나노입자들의 코어는 스티렌 부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산), 아크릴 고무 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 합성 폴리머 고무로 만들어진다. In some exemplary embodiments, the core of the rubber core-shell nanoparticles is made of a synthetic polymer rubber selected from the group consisting of styrene butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane), acrylic rubber, and mixtures thereof.

다른 예시적 실시형태들에서, 복합재는 아스팔트 지붕공사용 판자이다. In other exemplary embodiments, the composite is a plank for building an asphalt roof.

다양한 예시적 실시형태들에서, 아스팔트 지붕공사용 판자들을 제조하는데 사용하기 위한 개선된 지붕공사용 매트가 제공된다. 개선된 지붕공사용 매트는 다중 유리 섬유들, 및 개별 유리 섬유들을 함께 홀딩하는 수지 바인더로 이루어진 파이버글라스 매트를 포함할 수도 있다. 수지 바인더는 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함할 수도 있다. 수지 바인더는, 바인더 중 수지의 총량을 기준으로, 0.1 ~ 20 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함할 수도 있다. 고무 코어-쉘 나노입자들의 평균 입도는 250 ㎚ 이하일 수도 있다. 수지 바인더는 요소 포름알데히드 수지, 아크릴 수지 또는 그것의 혼합물로 형성될 수도 있다. 고무 코어-쉘 나노입자들의 코어는 스티렌/부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산), 아크릴 고무 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 합성 폴리머 고무로 만들어질 수도 있다. In various exemplary embodiments, there is provided an improved roof construction mat for use in manufacturing asphalt roofing construction boards. The improved roof construction mat may comprise a fiberglass mat consisting of multiple glass fibers and a resin binder that holds the individual glass fibers together. The resin binder may comprise rubber core-shell nanoparticles. The resin binder may contain 0.1 to 20 wt% of the rubber core-shell nanoparticles based on the total amount of the resin in the binder. The average particle size of the rubber core-shell nanoparticles may be 250 nm or less. The resin binder may be formed from urea formaldehyde resin, acrylic resin or a mixture thereof. The core of the rubber core-shell nanoparticles may be made of a synthetic polymer rubber selected from the group consisting of styrene / butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane), acrylic rubber, and mixtures thereof.

또다른 예시적 실시형태들에서, 다중 유리 섬유들, 및 개별 유리 섬유들을 함께 홀딩하는 수지 바인더로 이루어진 파이버글라스 지붕공사용 매트 및 파이버글라스 지붕공사용 매트를 덮는 아스팔트 코팅을 포함하는 개선된 아스팔트 지붕공사용 판자가 제공된다. 아스팔트 코팅은 무기 미립자 충전제를 포함할 수도 있다. 아스팔트 코팅은 내부에 끼워넣은 지붕공사용 과립들을 추가로 함유할 수도 있다. 일부 예시적 실시형태들에서, 파이버글라스 지붕공사용 매트의 수지 바인더는 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함한다. 수지 바인더는, 바인더 중 수지의 총량을 기준으로, 0.1 ~ 20 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들, 또는 0.5 ~ 10 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함할 수도 있다. 고무 코어-쉘 나노입자들의 평균 입도는 250 ㎚ 이하일 수도 있다. 수지 바인더는 요소 포름알데히드 수지, 아크릴 수지 또는 그것의 혼합물로 형성될 수도 있다. 고무 코어-쉘 나노입자들의 코어는 스티렌/부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산), 아크릴 고무 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 합성 폴리머 고무로 만들어질 수도 있다. 아스팔트 코팅은, 충전된 아스팔트의 전체 중량을 기준으로, 30 ~ 80 중량% 의, 돌로마이트, 실리카, 슬레이트 가루 및 고 마그네슘 카보네이트으로 구성된 군에서 선택된 무기 미립자 충전제를 포함할 수도 있다. In still other exemplary embodiments, an improved asphalt roofing construction board comprising a fiberglass roofing mat and fiberglass roofing mat comprising a plurality of glass fibers and a resin binder to hold the individual glass fibers together Is provided. The asphalt coating may also comprise an inorganic particulate filler. The asphalt coating may also contain additional roofing granules embedded in the interior. In some exemplary embodiments, the resin binder of the fiberglass roofing mat comprises rubber core-shell nanoparticles. The resin binder may comprise 0.1 to 20 weight percent of the rubber core-shell nanoparticles, or 0.5 to 10 weight percent of the rubber core-shell nanoparticles, based on the total weight of the resin in the binder. The average particle size of the rubber core-shell nanoparticles may be 250 nm or less. The resin binder may be formed from urea formaldehyde resin, acrylic resin or a mixture thereof. The core of the rubber core-shell nanoparticles may be made of a synthetic polymer rubber selected from the group consisting of styrene / butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane), acrylic rubber, and mixtures thereof. The asphalt coating may comprise 30 to 80 wt% of an inorganic particulate filler selected from the group consisting of dolomite, silica, slate powder and high magnesium carbonate, based on the total weight of the filled asphalt.

다양한 예시적 실시형태들에서, 매트릭스 폴리머 및 매트릭스 폴리머에 분산된 유리 섬유들을 포함하는 파이버글라스 보강 폴리머 복합재가 제공된다. 유리 섬유들의 표면들은 코어-쉘 고무 나노입자들의 코팅을 담지할 수도 있다. 다른 예시적 실시형태들에서, 유리 섬유들의 표면들은 코어-쉘 고무 나노입자들 및 필름 형성 폴리머의 혼합물을 포함하는 코팅을 담지한다. 다른 예시적 실시형태들에서, 유리 섬유들의 표면들은 섬유 제조 중 섬유들에 적용된 초기 사이즈 조성물의 제 1 코팅을 담지하고, 초기 사이즈 조성물은 코어-쉘 고무 나노입자들, 필름 형성 폴리머 및 유기실란 커플링제를 포함한다. 초기 사이즈 조성물은 탄화수소 왁스를 함유할 수도 있다. In various exemplary embodiments, there is provided a fiberglass reinforced polymer composite comprising glass fibers dispersed in a matrix polymer and a matrix polymer. The surfaces of the glass fibers may also carry a coating of core-shell rubber nanoparticles. In other exemplary embodiments, the surfaces of the glass fibers carry a coating comprising a mixture of core-shell rubber nanoparticles and a film-forming polymer. In other exemplary embodiments, the surfaces of the glass fibers carry a first coating of an initial size composition applied to the fibers during fiber fabrication, and the initial size composition comprises core-shell rubber nanoparticles, a film forming polymer and an organosilane couple Lt; / RTI > Initial size compositions may also contain hydrocarbon waxes.

일부 예시적 실시형태들에서, 유리 섬유들은 개별 섬유들을 형성하기 위해서 다중 약화된 (attenuated) 유리 필라멘트들을 함께 조합하여 만들어지고 초기 사이즈 조성물은, 개별 유리 필라멘트들이 조합되기 전, 개별 유리 필라멘트들들에 적용된다. In some exemplary embodiments, the glass fibers are made by combining together multiple attenuated glass filaments to form individual fibers, and the initial size composition is applied to the individual glass filaments before the individual glass filaments are combined .

일부 예시적 실시형태들에서, 개별 유리 필라멘트들이 조합된 후 섬유 제조 중 이차 초기 사이즈 조성물의 제 2 코팅이 섬유들에 적용되고, 이차 초기 사이즈 조성물은 부가적 코어-쉘 고무 나노입자들 및 필름 형성 폴리머를 포함한다. In some exemplary embodiments, after the individual glass filaments are combined, a second coating of the secondary initial size composition during fiber production is applied to the fibers, the secondary initial size composition comprising additional core-shell rubber nanoparticles and film forming Polymer.

유리 섬유들은 개별 섬유들을 형성하기 위해서 다중 약화된 유리 필라멘트들을 함께 조합함으로써 만들어질 수도 있고, 유리 섬유들의 표면들은, 개별 유리 필라멘트들이 조합되기 전 개별 유리 필라멘트들에 적용된 초기 사이즈 조성물의 제 1 코팅을 담지하고, 초기 사이즈 조성물은 필름 형성 폴리머 및 유기실란 커플링제를 포함하고, 추가로, 유리 섬유들의 표면들은, 개별 유리 필라멘트들이 조합된 후 섬유 제조 중 섬유들에 적용된 이차 초기 사이즈 조성물의 제 2 코팅을 담지하고, 이차 초기 사이즈 조성물은 코어-쉘 고무 나노입자들 및 필름 형성 폴리머를 포함한다. The glass fibers may be made by combining multiple weakened glass filaments together to form individual fibers and the surfaces of the glass fibers may be coated with a first coating of initial size composition applied to individual glass filaments before individual glass filaments are combined Wherein the initial size composition comprises a film forming polymer and an organosilane coupling agent and wherein the surfaces of the glass fibers further comprise a second coating of secondary initial size composition applied to the fibers during fiber fabrication after the individual glass filaments are combined, And the secondary initial size composition comprises core-shell rubber nanoparticles and a film forming polymer.

코어-쉘 고무 나노입자들의 평균 입도는 250 ㎚ 이하일 수도 있다. 고무 코어-쉘 나노입자들의 코어는, 스티렌/부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산), 아크릴 고무 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 합성 폴리머 고무로 만들어질 수도 있다. The average particle size of the core-shell rubber nanoparticles may be 250 nm or less. The core of the rubber core-shell nanoparticles may be made of a synthetic polymer rubber selected from the group consisting of styrene / butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane), acrylic rubber, and mixtures thereof.

일부 예시적 실시형태들에서, 코어-쉘 고무 나노입자들은 코어-쉘 고무 나노입자들 및 필름 형성 수지의 혼합물 형태로 보강 유리 섬유들에 적용되고, 추가로 혼합물은, 혼합물 중 필름 형성 수지의 총량을 기준으로, 0.1 ~ 20 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들, 0.5 ~ 10 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함한다. In some exemplary embodiments, the core-shell rubber nanoparticles are applied to the reinforced glass fibers in the form of a mixture of core-shell rubber nanoparticles and film-forming resin, and the mixture further comprises a total amount of film- 0.1 to 20 weight percent of the rubber core-shell nanoparticles, and 0.5 to 10 weight percent of the rubber core-shell nanoparticles.

일부 예시적 실시형태들에서, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재는 지붕공사용 판자이다. In some exemplary embodiments, the fiberglass reinforced polymer composite is a roofing construction board.

일부 예시적 실시형태들에서, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재의 제조에 사용하기 위한 유리 필라멘트가 제공된다. 유리 필라멘트는 초기 사이즈 조성물의 코팅을 담지한 유리 필라멘트 기재를 포함할 수도 있고, 초기 사이즈 조성물은 필름 형성 폴리머, 유기실란 커플링제 및 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함한다. In some exemplary embodiments, a glass filament is provided for use in making a fiberglass reinforced polymer composite. The glass filament may comprise a glass filament substrate carrying a coating of the initial size composition, and the initial size composition comprises a film forming polymer, an organosilane coupling agent and core-shell rubber nanoparticles.

다른 예시적 실시형태들에서, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재의 제조에 사용하기 위한 유리 섬유가 제공된다. 유리 섬유는 필름 형성 폴리머 및 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함한 코팅을 담지하는 유리 섬유 기재를 포함할 수도 있다. In other exemplary embodiments, glass fibers are provided for use in making fiberglass reinforced polymer composites. The glass fibers may comprise a glass-fiber substrate carrying a coating comprising a film-forming polymer and core-shell rubber nanoparticles.

유리 섬유는 함께 조합된 다중 유리 필라멘트들로 이루어질 수도 있고, 유리 필라멘트들의 표면들은, 조합되기 전, 필라멘트들에 적용된 초기 사이즈 조성물의 제 1 코팅을 담지하고, 초기 사이즈 조성물은 필름 형성 폴리머, 유기실란 커플링제 및 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함한다. The glass fibers may consist of multiple glass filaments combined together and the surfaces of the glass filaments carry a first coating of the initial size composition applied to the filaments before being combined and the initial size composition comprises a film forming polymer, Coupling agents and core-shell rubber nanoparticles.

유리 섬유의 표면들은, 섬유를 형성하는 필라멘트들이 조합된 후, 섬유에 적용된 이차 초기 사이즈 조성물의 제 2 코팅을 담지하고, 이차 초기 사이즈 조성물은 부가적 코어-쉘 고무 나노입자들 및 필름 형성 폴리머를 포함한다. The surfaces of the glass fibers carry a second coating of the secondary initial size composition applied to the fibers after the filaments forming the fibers have been combined and the secondary initial size composition contains the additional core-shell rubber nanoparticles and the film- .

다른 예시적 실시형태들에서, 유리 섬유는 섬유를 형성하기 위해서 다중 약화된 유리 필라멘트들을 함께 조합함으로써 만들어지고, 유리 섬유의 표면들은, 개별 유리 필라멘트들이 조합되기 전, 개별 유리 필라멘트들에 적용된 초기 사이즈 조성물의 제 1 코팅을 담지하고, 초기 사이즈 조성물은 필름 형성 폴리머 및 유기실란 커플링제를 포함한다. 유리 섬유의 표면들은, 개별 유리 필라멘트들이 조합된 후 섬유에 적용된 이차 초기 사이즈 조성물의 제 2 코팅을 부가적으로 담지할 수도 있고, 이차 초기 사이즈 조성물은 필름 형성 폴리머 및 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함한다. In other exemplary embodiments, the glass fibers are made by combining multiple weakened glass filaments together to form the fibers, and the surfaces of the glass fibers have an initial size applied to the individual glass filaments before the individual glass filaments are combined Carrying a first coating of the composition, wherein the initial size composition comprises a film forming polymer and an organosilane coupling agent. The surfaces of the glass fibers may additionally carry a second coating of a secondary initial size composition applied to the fibers after the individual glass filaments are combined and the secondary initial size composition comprises film forming polymer and core- do.

코어-쉘 고무 나노입자들의 평균 입도는 250 ㎚ 이하일 수도 있다. 부가적으로, 고무 코어-쉘 나노입자들의 코어는, 스티렌/부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산), 아크릴 고무 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 합성 폴리머 고무로 만들어질 수도 있다. The average particle size of the core-shell rubber nanoparticles may be 250 nm or less. In addition, the core of the rubber core-shell nanoparticles may be made of a synthetic polymer rubber selected from the group consisting of styrene / butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane), acrylic rubber and mixtures thereof.

코어-쉘 고무 나노입자들은, 코어-쉘 고무 나노입자들 및 필름 형성 수지의 혼합물 형태로 유리 필라멘트들 또는 섬유에 적용될 수도 있고, 추가로 혼합물은, 혼합물 중 필름 형성 수지의 총량을 기준으로, 0.1 ~ 20 중량% 의 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함한다. The core-shell rubber nanoparticles may be applied to glass filaments or fibers in the form of a mixture of core-shell rubber nanoparticles and a film-forming resin, and further the mixture may contain 0.1 To 20% by weight of core-shell rubber nanoparticles.

또다른 예시적 실시형태들에서, 유리 섬유를 제조하기 위한 연속 프로세스가 제공되고 이 프로세스는 유리의 용융 스트림들을 생성하도록 부싱에서 다중 오리피스들을 통하여 용융된 유리를 충전하는 단계, 유리의 용융 스트림들이 개별 필라멘트들을 형성하기 위해서 고형화되도록 허용하는 단계, 윤활제, 필름 형성 수지 및 유기실란 커플링제를 함유한 초기 사이즈 조성물로 개별 필라멘트들을 코팅하는 단계, 및 섬유를 형성하도록 개별 필라멘트들을 함께 조합하는 단계를 포함한다. 프로세스는 섬유에 코어-쉘 고무 나노입자들의 코팅을 적용하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다. In still other exemplary embodiments, a continuous process for producing glass fibers is provided and the process comprises the steps of filling the molten glass through multiple orifices in a bushing to produce molten streams of glass, Allowing the filaments to solidify to form filaments, coating the individual filaments with an initial size composition containing a lubricant, a film forming resin and an organosilane coupling agent, and combining the individual filaments together to form the fibers . The process may further comprise applying a coating of core-shell rubber nanoparticles to the fiber.

코어-쉘 고무 입자들은 초기 사이즈 조성물에 코어-쉘 고무 입자들을 포함함으로써 유리 섬유에 적용될 수도 있다. The core-shell rubber particles may be applied to glass fibers by including core-shell rubber particles in the initial size composition.

일부 예시적 실시형태들에서, 코어-쉘 고무 입자들은, 코어-쉘 고무 나노입자들 및 필름 형성 폴리머를 포함한 이차 초기 사이즈 조성물로 유리 섬유가 형성된 후 유리 섬유를 코팅함으로써 유리 섬유에 적용된다. 초기 사이즈제는 또한 코어-쉘 고무 나노입자들을 함유한다. In some exemplary embodiments, the core-shell rubber particles are applied to the glass fiber by coating the glass fibers with a secondary initial size composition comprising the core-shell rubber nanoparticles and the film-forming polymer after the glass fibers are formed. The initial sizing agent also contains core-shell rubber nanoparticles.

코어-쉘 고무 나노입자들의 평균 입도는 250 ㎚ 이하일 수도 있고 고무 코어-쉘 나노입자들의 코어는 스티렌/부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산), 아크릴 고무 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 합성 폴리머 고무로 만들어질 수도 있다.The average particle size of the core-shell rubber nanoparticles may be 250 nm or less, and the core of the rubber core-shell nanoparticles may be selected from the group consisting of styrene / butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane), acrylic rubber, It can also be made of rubber.

본 발명은 다음 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.The invention can be better understood with reference to the following drawings.

도 1 은 2 개의 임의의 파이버글라스 매트들의 인장 강도를 도시한 데이터의 박스 플롯이다.
도 2 는 2 개의 임의의 파이버글라스 매트들의 인열 강도를 도시한 데이터의 박스 플롯이다.
도 3 은 2 개의 임의의 아스팔트 지붕공사용 판자들의 인장 강도를 도시한 데이터의 박스 플롯이다.
도 4 는 본 발명에 따라 만들어진 유리 섬유 권취된 고압 복합재 파이프들의 파열 강도에 대해 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들이 미치는 영향을 보여주는 막대 그래프이다.
도 5 는 도 1 의 유리 섬유 권취된 고압 복합재 파이프들의 층간 전단 강도에 대해 이 코어-쉘 고무 나노입자들이 미치는 영향을 보여주는 그래프이다.
도 6 은 파이프들의 제조 중 도 4 의 유리 섬유 권취된 고압 복합재 파이프들을 형성하는데 사용되는 유리 섬유들에 가해진 장력에 대해 이 코어-쉘 고무 나노입자들이 미치는 영향을 보여주는 그래프이다.
Figure 1 is a box plot of data showing the tensile strength of two optional fiberglass mats.
Figure 2 is a box plot of data showing the tear strength of two optional fiberglass mats.
3 is a box plot of data showing the tensile strength of two arbitrary asphalt roofing planks.
Figure 4 is a bar graph showing the impact of the core-shell rubber nanoparticles of the present invention on the burst strength of the glass fiber wound high pressure composite pipes made according to the present invention.
Fig. 5 is a graph showing the effect of the core-shell rubber nano-particles on the interlayer shear strength of the glass fiber-wound high-pressure composite pipes of Fig.
Figure 6 is a graph showing the effect of these core-shell rubber nanoparticles on the tensile force applied to the glass fibers used to form the glass fiber-wound high pressure composite pipes of Figure 4 during the manufacture of the pipes.

고무 코어-쉘 입자들Rubber Core - Shell Particles

고무 코어-쉘 입자들은 여러 특허들에서 기술된 알려진 상업 용품들이다. 예를 들어, 그것은 EP 2 053 083 Al, EP 5 830 086 B2, 미국 5,002,982, 미국 2005/0214534, JP 11207848, 미국 4,666,777, 미국 7,919,549 및 미국 2010/0273382 에서 기술되고, 각각의 내용은 본원에 전부 참조로 원용된다. 일반적으로 말해서, 고무 코어-쉘 입자들은 열가소성 또는 열경화성 폴리머 쉘 및 스티렌/부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산) 또는 아크릴 고무와 같은 합성 폴리머 고무로 만들어진 코어를 가지는 나노입자들로 이루어진다. 일반적으로, 고무 코어-쉘 입자들은 약 250 ㎚ 이하, 보다 통상적으로 약 200 ㎚ 이하, 약 150 ㎚ 이하 또는 심지어 약 100 ㎚ 이하의 평균 입도를 가지고 상당히 좁은 입도 분포를 갖는다. 고무 코어-쉘 입자들은 텍사스주 패서디나의 Kenaka Corporation 을 포함해 다수의 다른 소스들로부터 상업적으로 이용가능하다.Rubber core-shell particles are known commercial articles described in various patents. For example, it is described in EP 2 053 083 Al, EP 5 830 086 B2, US 5,002,982, US 2005/0214534, JP 11207848, US 4,666,777, US 7,919,549 and US 2010/0273382, each of which is incorporated herein by reference in its entirety . Generally speaking, the rubber core-shell particles are composed of nanoparticles having a core made of a thermoplastic or thermosetting polymer shell and a synthetic polymer rubber such as styrene / butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane) or acrylic rubber. Generally, the rubber core-shell particles have a significantly narrower particle size distribution with an average particle size of less than about 250 nm, more typically less than about 200 nm, less than about 150 nm, or even less than about 100 nm. Rubber core-shell particles are commercially available from numerous other sources, including Kenaka Corporation of Pasadena, Texas.

파이버글라스 제조Fiberglass manufacturing

유리 섬유들은 전형적으로 연속 제조 프로세스에 의해 만들어지고 이 프로세스에서 용융된 유리는 "부싱" 의 홀들을 통하여 강제 이동되고 그렇게 하여 형성된 용융된 유리의 스트림들은 필라멘트들로 고형화되고, 필라멘트들은 함께 조합되어서 섬유 또는 "로빙 (roving)" 또는 "스트랜드" 를 형성한다. 이 타입의 유리 섬유 제조 프로세스들은 알려져 있고 다수의 특허들에서 설명된다. 예로는 미국 3,951,631, 미국 4,015,559, 미국 4,309,202, 미국 4,222,344, 미국 4,448,911, 미국 5,954,853, 미국 5,840,370 및 미국 5,955,518 을 포함하고, 각각의 내용은 본원에서 참조로 전부 원용된다. 이러한 프로세스들에 의해 유리 섬유들이 전형적으로 생산되는 속도는 대략 4,000 ~ 15,000 피트/분 (약 1,220 ~ 4,572 미터/분) 이다. 따라서, 이러한 유리 제조 프로세스가 발생하는 시간, 다시 말해서 용융된 유리가 부싱을 떠나는 시간과 충분히 사이징되어 형성된 유리 섬유들 또는 스트랜드들이 패키징되고, 저장 및/또는 사용되는 시간 사이 기간은 매우 짧고, 대략 1 초의 몇 분의 1 이라는 점을 인식할 것이다. The glass fibers are typically made by a continuous manufacturing process in which molten glass is forcibly moved through the holes of the "bushing " so that the streams of molten glass formed thereby solidify into filaments, Or "roving" or "strand ". Glass fiber manufacturing processes of this type are known and are described in a number of patents. Examples include US 3,951,631, US 4,015,559, US 4,309,202, US 4,222,344, US 4,448,911, US 5,954,853, US 5,840,370, and US 5,955,518, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. The speed at which glass fibers are typically produced by these processes is approximately 4,000 to 15,000 feet per minute (about 1,220 to 4,572 meters per minute). Thus, the time between the time at which this glass manufacturing process occurs, in other words the time at which the molten glass leaves the bushing, is sufficient to cause the formed glass fibers or strands to be packaged, stored and / or used to be very short, A fraction of a second.

유리 섬유들은 임의의 타입의 유리로 만들어질 수 있다. 예로는 A-타입 유리 섬유들, C-타입 유리 섬유들, E-타입 유리 섬유들, S-타입 유리 섬유들, ECR-타입 유리 섬유들 (예컨대, Owens Corning 으로부터 상업적으로 이용가능한 Advantex® 유리 섬유들), Hiper-tex™, 울 유리 섬유들, 및 그것의 조합물들을 포함한다. 게다가, 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드, 및 그것의 혼합물들로 만들어진 것들과 같은 합성 수지 섬유들이 또한 본 발명의 파이버글라스 매트들에 포함될 수 있다. 유사하게, 탄소 섬유들과 같이 면, 황마, 대, 저마, 버개스, 대마, 코이어, 리넨, 양마, 사이잘, 아마, 헤네켄, 및 그것의 조합물들과 같은 하나 이상의 천연 발생 재료들로 만들어진 섬유들이 또한 포함될 수 있다. The glass fibers can be made of any type of glass. Examples include A-type glass fibers, C-type glass fibers, E-type glass fibers, S-type glass fibers, ECR-type glass fibers (e.g., Advantex® glass fiber commercially available from Owens Corning ), Hiper-tex (TM), wool glass fibers, and combinations thereof. In addition, synthetic resin fibers, such as those made of polyester, polyamide, aramid, and mixtures thereof, may also be included in the fiberglass mats of the present invention. Similarly, one or more naturally occurring materials, such as cotton, jute, veneer, burgez, hemp, coir, linen, cotton, sisal, flax, henequen, and combinations thereof, such as carbon fibers, The fibers made may also be included.

보통, 수성 코팅 또는 "사이즈제" 는, 유리 필라멘트들이 고형화된 후 약화를 위해 회전 스핀들과 접촉되기 전 유리 필라멘트들에 적용된다. 이러한 사이즈제들은 전형적으로 마모에 의한 손상으로부터 섬유들을 보호하는 윤활제, 섬유들이 사용될 복합재의 보디 또는 매트릭스를 형성하는 폴리머에 섬유들을 결합하는 것을 돕는 필름 형성 수지, 및 유리 섬유들의 표면들에 대한 필름 형성 수지 및 매트릭스 폴리머의 부착을 개선하는 유기실란 커플링제를 함유한다. 이러한 사이즈제들은 분무에 의해 적용될 수 있지만, 사이즈제들은 전형적으로 표면들에 사이즈제를 함유하는 패드 또는 롤러 위로 필라멘트들을 통과시킴으로써 적용된다.Usually an aqueous coating or "sizing agent " is applied to the glass filaments before the glass filaments are solidified and then contacted with the rotating spindle for attenuation. These sizing agents typically include a lubricant that protects the fibers from damage by abrasion, a film-forming resin that assists in binding the fibers to the polymer that forms the body or matrix of the composite in which the fibers are to be used, An organic silane coupling agent which improves the adhesion of the resin and the matrix polymer. While these sizing agents can be applied by spraying, sizing agents are typically applied by passing the filaments over a pad or roller containing sizing agents to the surfaces.

이런 식으로 만들어진 사이징된 유리 섬유들은 다양한 상이한 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들의 제조에 사용된다. 대부분의 이런 제조 프로세스들에서, 유리 섬유들이 만들어질 제품에서 최종 형태로 배열되기 전 사이징된 유리 섬유들은 복합재의 보디 또는 매트릭스를 형성하는 매트릭스 폴리머와 조합된다. 다른 접근법에서, 사이징된 유리 섬유들은 먼저 "프리폼 (preform)" 으로 조립되고, 그것은 그 후 복합재의 보디를 형성하는 매트릭스 수지로 함침된다. 이것은 지붕공사용 판자들의 제조에 사용되는 접근법이고, 여기에서 유리 섬유들은 자립형 웨브 (프리폼) 로 형성되고 이렇게 만들어진 웨브는 아스팔트로 코팅되고, 이것은 그 후 고형화되어서 최종 아스팔트 판자 제품을 형성한다. Sized glass fibers made in this way are used in the manufacture of a variety of different fiberglass reinforced polymer composites. In most of these manufacturing processes, the sized glass fibers are combined with the matrix polymer forming the body or matrix of the composite before being arranged in final form in the product from which the glass fibers are to be made. In another approach, the sized glass fibers are first assembled into a "preform " which is then impregnated with the matrix resin forming the body of the composite. This is the approach used for the production of roofing boards, where the glass fibers are formed into a self-supporting web (preform) and the web thus made is coated with asphalt, which is then solidified to form the final asphalt board product.

이 접근법에서 사용된 파이버글라스 프리폼들은, 프리폼이 조작되고 그리고/또는 매트릭스 수지로 함침될 때 발생하는 응력과 힘에 노출될 때 개별 사이징된 유리 섬유들은 서로 분리되지 않는다는 의미에서 보통 자립형이거나 적어도 코우히어런트 (coherent) 하다. 이 목적을 위해, 사이징된 유리 섬유들은 보통 부가적 필름 형성 수지로 코팅되어서 섬유들을 함께 결합한다. 편의상, 이 목적을 위해 사용된 코팅 조성물들은 이 문헌에서 "바인더 사이즈제들" 로서 지칭된다. 이 바인더 사이즈제들은, 이 문헌에서 "초기 사이즈제들" 또는 "초기 사이즈 조성물들" 로 지칭되는, 제조 프로세스의 일부로서 유리 필라멘트들 및 섬유들에 적용된 사이즈 조성물과 상이한 것으로 이해될 것이다.The fiberglass preforms used in this approach are usually self-supporting or at least coherent in the sense that the individual sized glass fibers are not separated from each other when exposed to stresses and forces generated when the preform is manipulated and / or impregnated with a matrix resin. Coherent. For this purpose, the sized glass fibers are usually coated with an additional film-forming resin to bond the fibers together. For convenience, the coating compositions used for this purpose are referred to herein as "binder sizing agents ". These binder sizing agents will be understood to be different from the size compositions applied to glass filaments and fibers as part of the manufacturing process, referred to herein as " initial sizing agents "or"

상기로부터, 유리 섬유들을 제조하기 위한 프로세스들 및 유리 섬유들을 사용하기 위한 프로세스들은 업계에서 서로 별개이고 구별되는 것으로 간주되는 것이 분명하다. 이런 이유로, 유리 섬유들의 제조 중 발생하는 프로세스 단계들 또는 작동들은 전형적으로 "인라인" 단계들 또는 작동들로서 지칭된다. 반면에, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들의 제조에서와 같이, 이미 만들어진 유리 섬유들의 사용 중 발생하는 프로세스 단계들 또는 작동들은 전형적으로 "오프라인" 단계들 또는 작동들로서 지칭된다. 이 용어는, 예를 들어, 미국 8,163,664, 미국 7,279,059, 미국 7,169,463, 미국 6,896,963 및 특히 미국 6,846,855 에서뿐만 아니라 전술한 미국 5,840,370 에서 사용된다. 이 특허들 각각의 내용은 본원에 참조로 전부 원용된다. 이 용어는 또한 본 개시에서 사용된다. From the above it is clear that processes for making glass fibers and processes for using glass fibers are regarded as distinct from each other in the industry. For this reason, the process steps or operations that occur during the manufacture of glass fibers are typically referred to as "in-line" steps or operations. On the other hand, the process steps or operations that occur during the use of already made glass fibers, such as in the production of fiberglass reinforced polymer composites, are typically referred to as "off-line" steps or operations. This term is used, for example, in the aforementioned US 5,840,370 as well as in US 8,163,664, US 7,279,059, US 7,169,463, US 6,896,963 and especially US 6,846,855. The contents of each of these patents are incorporated herein by reference in their entirety. This term is also used in this disclosure.

파이버글라스 보강 폴리머 복합재들Fiberglass reinforced polymer composites

본 발명의 다양한 양태들은 또한 임의의 타입의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재 제조에 관련된다. 이러한 제품들은 업계에 잘 알려져 있고, "파이버글라스 보강 플라스틱" 으로 종종 지칭된다. 그것은 유리 보강 섬유들 및 복합재의 보디 또는 "매트릭스" 를 형성하는 폴리머 수지로 이루어진다. 편의상, 이 폴리머들은 간혹 이 문헌에서 "매트릭스 폴리머들" 로 지칭된다. 또한, 본 건과 관련해서, "폴리머 수지" 및 "폴리머" 는 가장 광범위한 의미에서 아스팔트 등과 같은 천연 발생 수지 재료들뿐만 아니라 인조 합성 수지 양자를 포함하는 것으로 사용된다. Various aspects of the present invention also relate to the manufacture of any type of fiberglass reinforced polymer composites. These products are well known in the industry and are often referred to as "fiberglass reinforced plastics ". It consists of glass reinforcing fibers and a polymeric resin that forms the body or "matrix" of the composite. For convenience, these polymers are sometimes referred to in the literature as "matrix polymers ". Further, in the context of the present disclosure, the terms "polymer resin" and "polymer" are used in the broadest sense to include both natural resin materials such as asphalt and the like, as well as synthetic resins.

본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들은 임의의 타입의 유리 섬유로 만들어질 수 있다. 예로는 A-타입 유리 섬유들, C-타입 유리 섬유들, E-타입 유리 섬유들, S-타입 유리 섬유들, ECR-타입 유리 섬유들 (예컨대, Owens Corning 으로부터 상업적으로 이용가능한 Advantex® 유리 섬유들), Hiper-tex™, 및 그것의 조합물들을 포함한다. The fiberglass reinforced polymer composites of the present invention can be made of any type of glass fiber. Examples include A-type glass fibers, C-type glass fibers, E-type glass fibers, S-type glass fibers, ECR-type glass fibers (e.g., Advantex® glass fiber commercially available from Owens Corning ), Hiper-tex (TM), and combinations thereof.

본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들은 유리 이외의 재료들로 만들어진 섬유들을 또한 포함할 수 있고, 그것의 예로는 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드, 및 그것의 혼합물들로 만들어진 것들과 같은 합성 수지 섬유들을 포함한다. 유사하게, 탄소 섬유들과 같이 면, 황마, 대, 저마, 버개스, 대마, 코이어, 리넨, 양마, 사이잘, 아마, 헤네켄, 및 그것의 조합물들과 같은 하나 이상의 천연 발생 재료들로 만들어진 섬유들이 또한 포함될 수 있다. 유사하게, 본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들은 또한 비섬유상 충전제들을 포함할 수 있고, 그것의 예로는 탄산 칼슘, 규사 및 규회석을 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들은, 복합재 중 모든 섬유들 및 충전제들의 중량을 기준으로, 모두 합하여, 약 5 중량% 이하의 비유리 섬유들 및 충전제들을 함유한다. 보다 바람직하게, 본 발명의 파이버글라스 복합재들 중 섬유 전부 또는 본질적으로 전부 유리 섬유이다. The fiberglass reinforced polymer composites of the present invention may also include fibers made of materials other than glass, examples of which include synthetic resin fibers such as those made of polyester, polyamide, aramid, and mixtures thereof . Similarly, one or more naturally occurring materials, such as cotton, jute, veneer, burgez, hemp, coir, linen, cotton, sisal, flax, henequen, and combinations thereof, such as carbon fibers, The fibers made may also be included. Similarly, the fiberglass reinforced polymer composites of the present invention may also include non-fibrous fillers, examples of which include calcium carbonate, silica sand and wollastonite. Preferably, the fiberglass reinforced polymer composites of the present invention contain up to about 5% by weight of non-glass fibers and fillers, all based on the weight of all fibers and fillers in the composite. More preferably, all of the fibers of the fiberglass composites of the present invention or essentially all of them are glass fibers.

유사하게, 본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들은 파이버글라스 보강 플라스틱 복합재들의 보디 또는 매트릭스를 제조하기 위한 매트릭스 폴리머로서 이전에 사용되었거나 미래에 사용될 수도 있는 임의의 수지 바인더로 만들어질 수 있다. 예로는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴아미드, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리비닐에테르, 폴리스티렌, 폴리옥사이드, 폴리카보네이트, 폴리실록산, 폴리술폰, 폴리안하이드라이드, 폴리이민, 에폭시, 아크릴, 폴리비닐에스테르, 폴리우레탄, 말레익 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 푸란 수지, 폴리머 혼화물들, 합금들 및 그것의 혼합물들을 포함한다. 에폭시 수지가 특히 바람직하다. Similarly, the fiberglass reinforced polymer composites of the present invention may be made of any resin binder previously used or may be used in the future as a matrix polymer for making the body or matrix of fiberglass reinforced plastic composites. Examples are polyolefins, polyesters, polyamides, polyacrylamides, polyimides, polyethers, polyvinyl ethers, polystyrenes, polyoxides, polycarbonates, polysiloxanes, polysulfones, polyanhydrides, polyimines, Vinyl esters, polyurethanes, maleic resins, urea resins, melamine resins, phenolic resins, furan resins, polymeric admixtures, alloys and mixtures thereof. Epoxy resins are particularly preferred.

본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들에 포함되어야 하는 수지 바인더의 양은 매우 다양할 수 있고 임의의 종래의 양이 사용될 수 있다. 일부 예시적 실시형태들에서, 파이버글라스 매트들의 경우에, 수지 바인더의 양은, 전체로서 파이버글라스 매트의 중량을 기준으로, 약 10 ~ 30 중량%, 보다 전형적으로 약 14 ~ 25 중량% 또는 심지어 약 16 ~ 22 중량% 일 것이다. The amount of resin binder to be included in the fiberglass reinforced polymer composites of the present invention can vary widely and any conventional amount can be used. In some exemplary embodiments, in the case of fiberglass mats, the amount of resin binder is from about 10 to 30 weight percent, more typically from about 14 to 25 weight percent, or even about 16 to 22% by weight.

파이버글라스 보강 폴리머 복합재들은, 단순 코팅 및 라미네이팅 프로세스들을 포함해 다양한 상이한 제조 기술들에 의해 만들어질 수 있지만, 가장 통상적으로 성형 (molding) 에 의해 만들어진다. 2 가지 상이한 타입의 성형 프로세스들, 습식 성형 프로세스들 및 복합 성형 프로세스들이 통상적으로 사용된다. 습식 성형 프로세스들에서, 유리 보강 섬유들 및 매트릭스 폴리머는 성형 직전 몰드에서 조합된다. 예컨대, 본 발명에 따라 제조된 파이버글라스 매트들은, 수성 슬러리로부터 이동 스크린에 침적된 후, 습식 절단 (chopped) 유리 섬유들이 수지 바인더의 수성 분산제로 코팅되고 이후 건조 및 경화되는 습식 레이드 성형 프로세스에 의해 제조될 수도 있다. 형성된 부직 웨브는 수지 바인더에 의해 간극들에서 함께 결합되는 랜덤하게 분산된 개별 유리 필라멘트들의 어셈블리이다. Fiberglass reinforced polymer composites are most typically made by molding, although they can be made by a variety of different fabrication techniques, including simple coating and laminating processes. Two different types of forming processes, wet forming processes and composite forming processes are commonly used. In the wet forming processes, the glass reinforcing fibers and the matrix polymer are combined in a mold just prior to molding. For example, fiberglass mats prepared according to the present invention can be prepared by wet laid forming processes in which the chopped glass fibers are coated with an aqueous dispersant of a resin binder and then dried and cured, . The formed nonwoven web is an assembly of individual randomly dispersed glass filaments that are bonded together in the gaps by a resin binder.

전술한 대로, 본 발명의 파이버글라스 매트들은 섬유들을 함께 홀딩하기 위한 수지 바인더를 포함한다. 이 목적을 위해, 아스팔트 지붕공사용 판자들의 제조에 사용된 파이버글라스 매트들을 제조하기 위해 이전에 사용되었거나 미래에 사용될 수도 있는 임의의 수지 바인더가 본 발명의 수지 바인더로서 사용될 수 있다. 예로는 요소 포름알데히드 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 등을 포함한다. 요소 포름알데히드 수지 및 아크릴 수지가 바람직하고, 요소 포름알데히드 수지와 아크릴 수지의 혼합물들이 더욱더 바람직하다. 이러한 혼합물들에서, 아크릴 수지의 양은, 건조 고체를 기준으로, 바인더 중 요소 포름알데히드 수지와 아크릴 수지의 조합된 양의 바람직하게 약 2 ~ 30 중량%, 보다 바람직하게 약 5 ~ 25 중량% 또는 심지어 약 10 ~ 20 중량% 일 것이다. As described above, the fiberglass mats of the present invention comprise a resin binder for holding fibers together. For this purpose, any resin binder previously used or may be used in the future for producing fiberglass mats used in the production of asphalt roofing boards can be used as the resin binder of the present invention. Examples include urea formaldehyde resins, acrylic resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins and the like. Urea formaldehyde resins and acrylic resins are preferred, and mixtures of urea formaldehyde resins and acrylic resins are even more preferred. In such mixtures, the amount of acrylic resin is preferably from about 2 to about 30 weight percent, more preferably from about 5 to about 25 weight percent, or even from about 5 to about 25 weight percent, based on the dry solids, of the combined amount of urea formaldehyde resin and acrylic resin in the binder About 10 to 20% by weight.

본 발명의 파이버글라스 매트들에 포함되어야 하는 수지 바인더의 양은 매우 다양할 수 있고 임의의 종래의 양이 사용될 수 있다. 보통, 수지 바인더의 양은, 전체로서 파이버글라스 매트의 중량을 기준으로, 약 10 ~ 30 중량%, 보다 전형적으로 약 14 ~ 25 중량% 또는 심지어 16 ~ 22 중량% 일 것이다. The amount of resin binder to be included in the fiberglass mats of the present invention can vary widely and any conventional amount can be used. Usually, the amount of resin binder will be from about 10 to 30 weight percent, more typically about 14 to 25 weight percent, or even 16 to 22 weight percent, based on the weight of the fiberglass mat as a whole.

본 발명의 파이버글라스 매트의 물리적 구조는 중요하지 않고 아스팔트 지붕공사용 판자들을 위한 파이버글라스 매트들을 제조하기 위해 이전에 사용되었거나 미래에 사용될 수도 있는 임의의 물리적 구조가 본 발명의 파이버글라스 매트를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제직 및 부직 파이버글라스 직물들 또는 스크림 (scrim) 뿐만 아니라 유리 섬유들의 부직 웨브들이 본 발명의 파이버글라스 매트들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. The physical structure of the fiberglass mat of the present invention is not critical and any physical structure previously used or may be used in the future for making fiberglass mats for asphalt roofing planks may be used to produce the fiberglass mat of the present invention Can be used. For example, woven and nonwoven fiberglass fabrics or scrims as well as nonwoven webs of glass fibers can be used to make the fiberglass mats of the present invention.

하지만, 가장 통상적으로, 본 발명의 파이버글라스 매트는, 수성 슬러리로부터 이동 스크린에 침적된 후 습식 절단 유리 섬유들이 수지 바인더의 수성 분산제로 코팅되고 이후 건조 및 경화되는 습식 레이드 프로세스에 의해 제조될 것이다. 형성된 부직 웨브는 수지 바인더에 의해 간극들에서 함께 결합되는 랜덤하게 분산된, 개별 유리 필라멘트들의 어셈블리이다. Most commonly, however, the fiberglass mat of the present invention will be prepared by a wet laid process in which wet-cut glass fibers are coated with an aqueous dispersant of a resin binder after being immersed in an aqueous slurry onto a moving screen, followed by drying and curing. The formed nonwoven web is an assembly of randomly dispersed individual glass filaments that are bonded together in the gaps by a resin binder.

지붕공사용 판자Roofing panels

일부 예시적 실시형태들에서, 본 발명의 아스팔트 지붕공사용 판자는, 전술한 대로, 종래의 제조 방법들을 사용해, 즉, 용융된 아스팔트 코팅 조성물을 본 발명의 파이버글라스 웨브에 적용하고, 여전히 연질 상태인 이 아스팔트 코팅에 모래 또는 다른 지붕공사용 과립들을 끼워넣은 후, 일단 코팅 아스팔트가 경화되고 나면 이렇게 형성된 웨브를 개별 지붕공사용 판자들로 세분함으로써 본 발명의 파이버글라스 웨브로부터 제조된다. 사용되었거나 미래에 사용될 임의의 제조 방법이 사용될 수도 있고, 본 발명의 파이버글라스 매트 및 판자들을 제조하는데 적합할 수도 있다. 아스팔트 지붕공사용 판자들을 제조하기 위해 이전에 사용되었거나 미래에 사용될 수도 있는 임의의 파이버글라스 매트는 본 발명의 파이버글라스 매트들 및 판자들을 제조하는데 사용하기에 적합할 수 있다. In some exemplary embodiments, the asphalt roofing plank of the present invention, as described above, is fabricated using conventional manufacturing methods, i.e., applying a molten asphalt coating composition to a fiberglass web of the present invention, Once sanded or other roofing granules are sandwiched in this asphalt coating, once the coated asphalt is cured, it is produced from the fiberglass web of the present invention by subdividing the web thus formed into individual roofing planks. Any manufacturing method used or used in the future may be used, or it may be suitable for producing the fiberglass mat and planks of the present invention. Any fiberglass mats that have been or may be used in the past for making asphalt roofing platters may be suitable for use in making fiberglass mats and planks of the present invention.

이 목적을 위해, 아스팔트 지붕공사용 판자들을 제조하기 위해 이전에 사용되었거나 미래에 사용될 수도 있는 임의의 아스팔트 코팅 조성물은 본 발명에서 아스팔트 코팅으로서 사용하기에 적합할 수도 있다. 위에서 언급한 미국 7,951,240 에서 설명한 대로, 이러한 아스팔트 코팅 조성물들은 상당한 양의 무기 미립자 충전제를 포함한다. 게다가, 아스팔트 코팅 조성물들은 다양한 상이한 타입 및 등급의 아스팔트로 제조될 수 있고 폴리머 개질제들 (modifiers), 왁스들 등과 같은 다양한 상이한 선택적 성분들을 또한 포함할 수 있다. 여기에서 설명된 임의의 상이한 등급의 아스팔트뿐만 아니라 여기에서 설명된 임의의 상이한 무기 미립자 충전제들 및 선택적 성분들은 본 발명의 지붕공사용 판자들을 제조하기에 적합할 수도 있다. For this purpose, any asphalt coating composition previously used or may be used in the future for making asphalt roofing planks may be suitable for use as an asphalt coating in the present invention. As described in the above-mentioned US 7,951, 240, these asphalt coating compositions comprise a significant amount of an inorganic particulate filler. In addition, the asphalt coating compositions can be made in a variety of different types and grades of asphalt and can also contain a variety of different optional components such as polymer modifiers, waxes, and the like. Any of the different grades of asphalt described herein, as well as any of the different inorganic particulate fillers and optional ingredients described herein, may be suitable for making the roofing slabs of the present invention.

이 성분들 이외에, 본 발명에 사용된 아스팔트 코팅 조성물은 또한 무기 미립자 충전제를 포함한다. 이 목적을 위해, 아스팔트 지붕공사용 판자들 제조에 사용하기 위해 알려져 있거나 알려지는 임의의 무기 미립자 충전제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 방해석 (파쇄된 석회석), 돌로마이트, 실리카, 슬레이트 가루, 고 마그네슘 카보네이트, 파쇄된 석회석 이외의 암분 (rock dust) 등이 사용될 수 있다. 비록 약 40 ~ 70 중량% 또는 심지어 약 50 ~ 70 중량% 의 농도가 보다 전형적일지라도, 아스팔트 코팅의 전체 중량을 기준으로, 대략 30 ~ 80 중량% 의 농도가 사용될 수 있다. In addition to these components, the asphalt coating composition used in the present invention also includes an inorganic particulate filler. For this purpose, any inorganic particulate filler known or known for use in the production of asphalt roofing planks may be used. For example, calcite (crushed limestone), dolomite, silica, slate powder, high magnesium carbonate, rock dust other than crushed limestone can be used. Although concentrations of about 40-70 wt.% Or even about 50-70 wt.% Are more typical, concentrations of about 30-80 wt.%, Based on the total weight of the asphalt coating, can be used.

위에서 나타낸 것처럼, 이 무기 미립자 충전제들 중 일부는 이 재료들로 만들어진 아스팔트 지붕공사용 판자들의 인열 강도에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히, 돌로마이트, 실리카, 슬레이트 가루, 고 마그네슘 카보네이트 등과 같은 고도의 경도 (즉, 약 3 Moh 초과 경도) 를 보이는 무기 충전제들은, 방해석 (파쇄된 석회석) 등과 같은 보다 연질인 무기 충전제로 만들어진 그 외에는 동일한 판자들보다 낮은 인열 강도를 가지는 아스팔트 판자들을 제조하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 적어도 우수한 인열 강도의 아스팔트 판자들이 바람직할 때, 아스팔트 충전제로서 방해석 또는 다른 연질의 무기 미립자를 사용하는 것이 이 업계에서 통례이다. 인열 강도는, 그것이 강풍에 의한 지붕 기재의 파괴 또는 그렇지 않으면 떼어짐에 저항하는 설치된 판자의 능력을 반영하기 때문에 중요한 성질이다. 적어도 아스팔트 지붕공사용 판자들 및 그것을 만드는 파이버글라스 매트들에서, 인열 강도와 인장 강도는 보통 서로 상관관계가 없으므로, 인장 강도에 대해 동일하게 말할 수 없다. 실로, 인열 강도 및 인장 강도는 이 제품들 중 일부에서는 심지어 반비례할 수 있다. As indicated above, some of these inorganic particulate fillers are known to adversely affect the tear strength of asphalt roofing boards made of these materials. In particular, inorganic fillers having high hardness (i.e., hardness greater than about 3 Moh), such as dolomite, silica, slate powder, high magnesium carbonate, and the like, are made of a softer inorganic filler such as calcite (crushed limestone) It is known to produce asphalt boards with lower tear strength than boards. Thus, it is common practice in the industry to use calcite or other soft inorganic microparticles as the asphalt filler when at least asphalt sheets of excellent tear strength are desired. Tear strength is an important property because it reflects the installed plank's ability to withstand the breaking or otherwise breaking of the roof substrate due to strong winds. At least for asphalt roofing boards and fiberglass mats that make it, tear strength and tensile strength are usually not correlated, so the same can not be said for tensile strength. Indeed, tear strength and tensile strength can even be inversely proportional to some of these products.

코어-쉘 파이버글라스 매트들Core-shell fiberglass mats

본 발명의 다양한 양태들에 따르면, 본 발명의 아스팔트 지붕공사용 판자를 만드는 파이버글라스 매트를 제조하는데 사용된 수지 바인더로 코어-쉘 고무 입자들을 통합함으로써 전통적인 아스팔트 지붕공사용 판자들의 불량한 인열 강도 문제점이 극복되거나 그렇지 않으면 제거될 수 있음을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 다양한 양태들에 따르면, 돌로마이트, 실리카, 슬레이트 가루, 고 마그네슘 카보네이트 등과 같은 경질의 무기 충전제들이 아스팔트 코팅 조성물들에 포함될지라도, 우수한 인열 강도를 보이는 아스팔트 지붕공사용 판자들이 제조될 수 있다. According to various aspects of the present invention, the problem of poor tear strength of conventional asphalt roofing boards can be overcome by incorporating the core-shell rubber particles with the resin binder used to make the fiberglass mat making the asphalt roofing plank of the present invention If not, can be removed. Thus, according to various aspects of the present invention, asphalt roofing boards exhibiting excellent tear strength can be produced, although hard inorganic fillers such as dolomite, silica, slate powder, high magnesium carbonate, etc., are included in the asphalt coating compositions .

일단 본 발명의 아스팔트 코팅 조성물이 본 발명의 파이버글라스 매트에 적용되면, 모래 등과 같은 종래의 지붕공사용 과립이, 종래의 방식에서처럼, 여전히 연질인 이 아스팔트 코팅에 적용되고 끼워넣어진다. 아스팔트 코팅은 그 후 경화되도록 허용되고, 이렇게 형성된 경화된 웨브는 그 후 개별 지붕공사용 판자들로 세분된다. Once the asphalt coating composition of the present invention is applied to the fiberglass mat of the present invention, conventional roofing granules, such as sand, are applied and embedded in this asphalt coating, which is still soft, as in the conventional manner. The asphalt coating is then allowed to cure, and the cured web thus formed is then subdivided into individual roofing boards.

파이버글라스 매트들을 위한 바인더들로서 이 고무 코어-쉘 나노입자들의 라텍스들을 사용하는 것은 이미 제안되었다. 예를 들어, 위에서 언급한 EP 2 053 083 Al, EP 5 830 086 B2 및 미국 2005/0214534 가 참조된다. 하지만, 이러한 용도에서, 파이버글라스 바인더는 전부 이 고무 코어-쉘 나노입자들로 이루어진다. 반면에, 본 발명의 일부 예시적 양태들에서, 이 고무 코어-쉘 나노입자들은, 수지 바인더의 보디를 형성하는 폴리머 수지의 성질을 개선하기 위한 첨가제들로서 적지만 적합한 양으로 통합될 수도 있다. 본 발명의 일부 양태들에 따르면, 파이버글라스 매트의 수지 바인더에 포함된 이 고무 코어-쉘 나노입자들의 양은, 고무 코어-쉘 나노입자들 자체의 중량을 제외하고, 즉 바인더 중 다른 폴리머 수지들의 총량을 기준으로, 약 0.1 ~ 20 중량%, 보다 전형적으로 약 0.5 ~ 10 중량% 또는 심지어 약 1 ~ 4 중량% 이다.The use of latexes of these rubber core-shell nanoparticles as binders for fiberglass mats has already been proposed. See, for example, EP 2 053 083 Al, EP 5 830 086 B2 and US 2005/0214534 cited above. However, in this application, the fiberglass binders are all made up of these rubber core-shell nanoparticles. On the other hand, in some exemplary embodiments of the present invention, these rubber core-shell nanoparticles may be incorporated in small but suitable amounts as additives for improving the properties of the polymer resin forming the body of the resin binder. According to some aspects of the present invention, the amount of these rubber core-shell nanoparticles contained in the resin binder of the fiberglass mat is determined by the weight of the rubber core-shell nanoparticles itself, i.e. the total amount of other polymeric resins in the binder , More typically about 0.5 to 10 wt%, or even about 1 to 4 wt%, based on the total weight of the composition.

(파괴 인성, 박리 강도 및 랩 전단 강도에 의해 반영된 대로) 고체 폴리머 매스의 인장 강도는, 충전제들로서 매스에 이 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함시킴으로써 향상될 수 있음이 또한 이미 알려져 있다. 하지만, 위에서 나타낸 것처럼, 인열 강도와 인장 강도는 아스팔트 지붕공사용 판자들의 분야에서 서로 상관관계가 없다. 이것은, 상이한 종래의 바인더들로 만들어진 파이버글라스 매트들의 인장 강도 및 인열 강도를 보여주는 박스 플롯들인 도 1 및 도 2 에 나타나 있다. 또한, 이런 상이한 파이버글라스 매트들로 만들어진 아스팔트 지붕공사용 판자들의 인열 강도를 보여주는 유사한 박스 플롯인 도 3 이 참조된다. 도 1 에 나타난 것처럼, 바인더 (A) 로 만들어진 매트의 인장 강도는 바인더 (B) 로 만들어진 매트의 인장 강도보다 우수하였다. 반면에, 바인더 (A) 로 만들어진 매트의 인열 강도 (도 2) 및 바인더 (A) 로 만들어진 아스팔트 지붕공사용 판자의 인열 강도 (도 3) 는, 둘 다, 바인더 (B) 로 만들어진 매트 및 판자의 인열 강도보다 더욱 나빴다. 이것은, 아스팔트 지붕공사용 판자들 및 그것의 연관된 파이버글라스 매트들에서 인열 강도와 인장 강도 사이에 직접적인 상관관계가 없음을 보여준다. 이것은, 결국, 본 발명의 매트들 및 판자들의 개선된 인열 강도가 종래 기술에 나타낸 개선된 인장 강도와 상이한 현상이라는 것을 입증한다.It is also known that the tensile strength of the solid polymer mass (as reflected by the fracture toughness, peel strength and lap shear strength) can be improved by including these rubber core-shell nanoparticles in the mass as fillers. However, as shown above, tear strength and tensile strength are not correlated in the field of asphalt roofing boards. This is illustrated in Figures 1 and 2 which are box plots showing the tensile strength and tear strength of the fiberglass mats made of different conventional binders. 3, which is a similar box plot showing the tear strength of asphalt roofing boards made of these different fiberglass mats. As shown in Fig. 1, the tensile strength of the mat made of the binder (A) was higher than that of the mat made of the binder (B). On the other hand, both of the tear strength of the mat made of the binder (A) (FIG. 2) and the tear strength of the asphalt roofing construction board made of the binder (A) It was worse than the tear strength. This shows that there is no direct correlation between tear strength and tensile strength in asphalt roofing boards and their associated fiber glass mats. This, in turn, proves that the improved tear strength of the mats and planks of the present invention is a different phenomenon from the improved tensile strength shown in the prior art.

본 발명에 사용된 고무 코어-쉘 나노입자들의 쉘은, 그것이 본 발명에 사용된 파이버글라스 매트의 수지 바인더를 형성하는데 사용된 폴리머와 상용가능하기만 하면, 본질적으로 임의의 열가소성 또는 열경화성 폴리머로 형성될 수 있다. 그리고, "상용가능한" 이라는 것은, 쉘을 형성하는 폴리머가 물리적 또는 화학적 안정성에 악영향을 미치지 않음으로써 또는 제품에 의한 불쾌하거나 원치 않는 것을 발생시키지 않음으로써 수지 바인더와 불리하게 반응하지 않는 것을 의미한다.The shell of the rubber core-shell nanoparticles used in the present invention may be formed into essentially any thermoplastic or thermosetting polymer as long as it is compatible with the polymer used to form the resin binder of the fiberglass mat used in the present invention . And, "compatible" means that the polymer forming the shell does not adversely react with the resin binder by not adversely affecting physical or chemical stability, or by not causing unpleasant or undesirable effects by the product.

부가적 파이버글라스 보강 복합재들Additional fiberglass reinforced composites

다른 예시적 실시형태들에 따르면, 파이버글라스 보강 복합재들은 복합 성형에 의해 형성되고, 유리 보강 섬유들 및 매트릭스 폴리머는 몰드로 충전되기 전 "프리프레그 (prepreg)" 로 조합된다. 이러한 프리프레그들은, 아스팔트 판자들을 형성하는데 사용된 파이버글라스 시트들 또는 "베일들" 과 같은, 유리 섬유들이 랜덤하게 배향되는 자립형 물체들의 형태를 취할 수 있다. 게다가, 프리프레그들은, 자동차 서스펜션용 로커 아암들과 같은 복잡한 형상의 하중 지탱 제품들을 형성하는데 사용된 3 차원 "골격들 (skeletons)" 과 같은, 유리 섬유들이 미리 정해진 방향들로 배향되는 자립형 물체들의 형태를 또한 취할 수 있다. 이러한 프리프레그들은 또한 랜덤하게 분포된 절단 유리 섬유를 함유한 매트릭스 폴리머로 이루어진 펠릿들, 파스틸들 (pastilles) 또는 집괴들의 형태를 취할 수 있다. According to other exemplary embodiments, the fiberglass reinforcing composites are formed by composite molding, and the glass reinforcing fibers and matrix polymer are combined into a "prepreg" before being filled into the mold. Such pre-prisms can take the form of freestanding objects in which glass fibers are randomly oriented, such as fiberglass sheets or "veils" used to form asphalt sheets. In addition, pre-pref [iota] nders can be used as stand-alone objects in which glass fibers are oriented in predetermined directions, such as three-dimensional "skeletons" used to form complex shaped load bearing products such as rocker arms for automotive suspension You can also take the form. Such prepregs may also take the form of pellets, pastilles or agglomerates of matrix polymers containing randomly distributed cut glass fibers.

본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들을 제조하는데 사용될 수 있는 성형 프로세스들의 특정 실시예들은 사출 성형, 블래더 성형, 압축 성형, 진공 백 성형, 맨드릴 래핑, 습식 레이업, 촙퍼 건 적용, 필라멘트 권취, 압출 성형, 인발, 수지 이송 성형 및 진공 보조 수지 이송 성형을 포함한다. Specific embodiments of molding processes that can be used to produce the fiberglass reinforced polymeric composites of the present invention include injection molding, bladder molding, compression molding, vacuum bag molding, mandrel wrapping, wet lay up, hopper gun application, filament winding, extrusion Molding, drawing, resin transfer molding and vacuum auxiliary resin transfer molding.

일부 예시적 실시형태들에 따르면, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재는, 필라멘트 권취 또는 맨드릴 래핑에 의해 형성된 파이프들 (튜브들) 및 탱크들, 특히 매트릭스 폴리머가 에폭시 수지인 이 타입의 제품들과 같은 압력 지탱 용기들을 포함한다. 이러한 제품들은 잘 알려져 있고, 예를 들어, 위에서 언급한 미국 5,840,370 및 미국 7,169,463 에서 기술된다. 이 특허들에서 기술한 대로, 이러한 압력 지탱 용기들은, 보통, 특정한 배향들로 회전 강 맨드릴 둘레에 용기를 형성하는데 필요한 매트릭스 폴리머 일부 또는 전부로 함침된 연속 유리 섬유를 권취함으로써 만들어진다. 임의의 부가적 매트릭스 폴리머가 그 후 부가되고, 매트릭스 폴리머는 그 후 경화되고 맨드릴은 인출되어서, 제품 용기를 제조한다. 대안적으로, 이러한 제품들은, 고정 강 맨드릴 둘레에, 용기를 형성하는데 필요한 매트릭스 폴리머의 일부 또는 전부로 예비 함침된 유리 섬유들의 예비 형성된 시트 또는 베일을 래핑한 후, 필요하다면 부가적 매트릭스 폴리머를 부가하고, 매트릭스 폴리머를 경화하고 맨드릴을 인출함으로써 제조될 수 있다. 이 특허들에서 추가로 설명한 대로, 이러한 제품들을 형성하는데 사용된 유리 섬유들은 보통 윤활제, 필름 형성 수지 및 보통 유기실란인 커플링제를 함유한 바인더 사이즈제로 섬유 제조 중 사이징된다. According to some exemplary embodiments, the fiberglass reinforced polymeric composites can be used in a variety of applications, such as pipes (tubes) and tanks formed by filament winding or mandrel lapping, especially pressure supports such as those of this type in which the matrix polymer is an epoxy resin Containers. These products are well known and are described, for example, in the aforementioned US 5,840,370 and US 7,169,463. As described in these patents, these pressure support vessels are typically made by winding continuous glass fibers impregnated with some or all of the matrix polymer necessary to form the vessel around the rotating steel mandrel in specific orientations. Any additional matrix polymer is then added, the matrix polymer is then cured and the mandrel withdrawn to produce a product container. Alternatively, these articles can be wrapped around a fixed steel mandrel by pre-forming sheets or bails of pre-formed glass fibers pre-impregnated with some or all of the matrix polymer required to form the container, , Curing the matrix polymer, and withdrawing the mandrel. As further described in these patents, the glass fibers used to form these products are sized during manufacture of the fibers, usually as a binder sizing agent containing a lubricant, a film-forming resin, and usually an organosilane coupling agent.

일부 본 발명의 예시적 양태들에 따르면, 코어-쉘 고무 나노입자들은, 유리 섬유들이 만들어질 때 유리 섬유들에 적용되는 초기 사이즈제에 통합될 수도 있다. 이런 식으로 섬유들에 이 나노입자들을 통합하는 것은 제조 관점에서 매우 편리할 뿐만 아니라 다양한 상이한 파이버글라스 보강 폴리머 복합재 용도에 사용될 때 개선된 보강 성질을 가지는 유리 섬유들 제조에 효과적이라는 것을 발견하였다. According to some exemplary aspects of the present invention, the core-shell rubber nanoparticles may be incorporated into an initial sizing agent applied to glass fibers when the glass fibers are made. It has been found that incorporating these nanoparticles into the fibers in this way is not only very convenient from a manufacturing standpoint but is also effective in producing glass fibers with improved reinforcing properties when used in a variety of different fiberglass reinforced polymer composites applications.

일반적으로 말해서, 본 발명에 따르면, 본 발명에 사용된 코어-쉘 고무 입자들의 평균 입도는 그것이 적용되는 유리 보강 섬유들의 평균 직경의 100 배 더 작은 (즉, 1 % 미만) 것이 바람직하다. 유리 보강 섬유들의 150 배 더 작고 (즉, 0.67 % 미만) 또는 심지어 200 배 더 작은 (즉, 0.5 % 미만) 평균 입도들도 또한 흥미롭다. Generally speaking, according to the present invention, it is preferred that the average particle size of the core-shell rubber particles used in the present invention is 100 times smaller (i. E. Less than 1%) of the average diameter of the glass reinforcing fibers to which it is applied. The average particle sizes 150 times smaller (i.e., less than 0.67%) or even 200 times smaller (i.e., less than 0.5%) of the glass-reinforced fibers are also interesting.

위에서 설명한 대로, 충전제들로서 매스에 이 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함시킴으로써 (파괴 인성, 박리 강도 및 랩 전단 강도에 의해 반영된 대로) 고체 폴리머 매스의 인장 강도가 향상될 수 있음이 알려져 있다. 2003 년 12 월 박사 학위 취득에 필요한 요건들 중 부분적인 실현으로 Texas A&M 대학의 대학원 연구실에 제출된 Ki Tak Gam 의 논문 "Structure-Property Relationship In Core-Shell Rubber Toughened Epoxy Nanocomposites" 가 참조된다. 하지만, 위에서 상세히 설명한 대로, 아스팔트 지붕공사용 판자의 인열 강도와 그것의 인장 강도는 서로 상관관계가 없다. 이것은, 본 발명에 따라 만들어진 아스팔트 지붕공사용 판자들의 개선된 인열 강도는 종래 기술에 나타낸 개선된 인장 강도와 상이한 현상이라는 것을 입증한다. As described above, it is known that the tensile strength of the solid polymer mass can be improved by incorporating these core-shell rubber nanoparticles into the mass as fillers (as reflected by the fracture toughness, peel strength and lap shear strength). In December 2003, Ki Tak Gam's article "Structure-Property Relationship In Core-Shell Rubber Toughened Epoxy Nanocomposites" was submitted to a graduate laboratory at Texas A & M University as part of the requirements for a doctoral degree. However, as explained in detail above, the tear strength of the asphalt roofing board and its tensile strength are not correlated with each other. This proves that the improved tear strength of asphalt roofing boards made according to the present invention is a different phenomenon from the improved tensile strengths shown in the prior art.

이 점에서, 고체 폴리머 매스의 인장 강도는 그것의 응집 강도의 함수, 즉 인장 하중 하에 있을 때 매스가 그 자체를 함께 홀딩할 수 있는 능력으로 이해된다는 점을 인식해야 한다. 반면에, 아스팔트 지붕공사용 판자의 인열 강도는 완전히 상이한 현상의 함수, 즉, 베일과 추후 적용된 아스팔트 코팅 (매트릭스 폴리머) 사이 부착을 촉진할 수 있는 판자의 유리 섬유 베일을 코팅하는 바인더 사이즈 조성물의 능력으로 이해된다. 또한, 코어-쉘 고무 입자들이 고체 폴리머 매스의 인장 강도를 개선하는데 사용될 때, 이 나노입자들 중 충분한 양이 전체 폴리머 매스를 충전하는데 사용된다. 반면에, 이 나노입자들은 유리 섬유들의 표면들 자체에 단지 존재하고 본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들의 보디를 형성하는 매트릭스 폴리머의 매스에 분포되지 않기 때문에, 훨씬 더 적은 양의 코어-쉘 고무 나노입자들이 본 발명에서 사용된다. In this regard, it should be appreciated that the tensile strength of the solid polymer mass is understood as a function of its cohesive strength, i.e. the ability of the mass to hold itself together when under tensile load. On the other hand, the tear strength of the asphalt roofing plank is a function of a completely different phenomenon, i.e. the ability of the binder size composition to coat the glass fiber veil of the plank that can promote adhesion between the veil and the asphalt coating (matrix polymer) I understand. Also, when core-shell rubber particles are used to improve the tensile strength of the solid polymer mass, a sufficient amount of these nanoparticles is used to fill the entire polymer mass. On the other hand, since these nanoparticles are only present in the surfaces of the glass fibers themselves and are not distributed in the mass of the matrix polymer forming the body of the fiberglass reinforced polymer composites of the present invention, a much smaller amount of core- Particles are used in the present invention.

본 발명에 따르면, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들은, 본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들의 보디를 형성하는 매트릭스 폴리머의 적용 전 언제든지 유리 보강 섬유들에 적용될 수 있다. 그래서, 예를 들어, 본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들을 제조하기 위한 제조 프로세스의 일부로서 별도의 적용 단계에서, 유리 보강 섬유들이 만들어지고 저장된 후 코어-쉘 고무 나노입자들이 바인더 사이즈제에서 유리 보강 섬유들에 적용될 수 있다. According to the present invention, the core-shell rubber nanoparticles of the present invention can be applied to glass reinforced fibers at any time prior to application of the matrix polymer forming the body of the fiberglass reinforced polymer composites of the present invention. Thus, for example, in a separate application step as part of the manufacturing process for producing the fiberglass reinforced polymer composites of the present invention, the core-shell rubber nanoparticles are made in glass binder Lt; / RTI > fibers.

대안적으로, 코어-쉘 고무 나노입자들은, 유리 섬유 제조 프로세스 자체의 일부로서 파이버글라스 제조 중 유리 섬유들에 "인라인" 으로 적용될 수 있다. 보통, 이것은, 필라멘트들이 섬유를 형성하기 위해서 함께 조합되기 전, 유리 섬유를 형성하는데 사용된 개별 유리 필라멘트들에 적용된 초기 사이즈 조성물에 이 코어-쉘 고무 나노입자들을 포함시킴으로써 수행될 것이다. 대안적으로, 이 코어-쉘 고무 나노입자들은, 유리 섬유들이 별도의 수성 사이즈 조성물에서 형성된 후 유리 섬유들에 적용될 수 있다. 편의상, 이 별도의 사이즈 조성물들은 이 문헌에서 "이차 초기 사이즈제들" 로서 지칭된다. 제 3 접근법에서, 이 절차들 둘 다 사용될 수 있고, 유리 섬유들이 형성되기 전 일부 코어-쉘 고무 입자들이 초기 사이즈제에서 개별 필라멘트들에 적용되고 섬유들이 형성된 후 나머지 입자들이 이차 초기 사이즈제에 적용된다. Alternatively, the core-shell rubber nanoparticles may be "in-line" applied to glass fibers during fiberglass production as part of the glass fiber manufacturing process itself. Usually, this will be done by including these core-shell rubber nanoparticles in an initial size composition applied to the individual glass filaments used to form the glass fibers before the filaments are combined together to form the fibers. Alternatively, these core-shell rubber nanoparticles can be applied to glass fibers after the glass fibers are formed in separate aqueous size compositions. For convenience, these separate size compositions are referred to herein as "secondary initial sizing agents ". In a third approach, both of these procedures can be used, and some core-shell rubber particles are applied to the individual filaments in the initial sizing agent before the fibers are formed and the remaining particles are applied to the secondary initial sizing agent do.

이 접근법들 중 어느 것이 사용되는지에 관계없이, 인라인 적용은 이 코어-쉘 고무 입자들이 유리 섬유 제조 중 편리하게 적용될 수 있도록 하고, 이것은 결국 본 발명의 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들의 후속 제조 중 별도의 "오프 라인" 프로세스 단계의 필요성을 없앤다. 게다가, 적어도 나노입자들이 섬유 제조 중 사용된 초기 사이즈 조성물에 포함될 때, 코어-쉘 고무 나노입자들의 인라인 적용은 유리 섬유들에 궁극적으로 적용되는 필름 형성 폴리머의 양을 감소시킬 수 있다. 이것은, 유리 섬유들로 코어-쉘 고무 나노입자들의 부착을 촉진하기 위해서, 나노입자들이 필름 형성 폴리머와 함께 적용되어야 하기 때문이다. 따라서, 이 나노입자들을 초기 유리 사이즈제와 조합하는 것은 제 2, 후속 필름 형성 수지 코팅의 필요성을 없앤다. Regardless of which of these approaches is used, in-line application allows these core-shell rubber particles to be conveniently applied during glass fiber fabrication, which ultimately leads to the use of separate "fibers " in subsequent manufacture of the fiberglass- Eliminating the need for "off-line" process steps. In addition, when at least nanoparticles are included in the initial size composition used during fiber production, in-line application of core-shell rubber nanoparticles can reduce the amount of film forming polymer ultimately applied to the glass fibers. This is because the nanoparticles must be applied with the film-forming polymer in order to promote adhesion of the core-shell rubber nanoparticles to the glass fibers. Thus, combining these nanoparticles with an initial glass sizing agent eliminates the need for a second, subsequent film forming resin coating.

위에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들은, 적합한 필름 형성 수지와 함께 유리 섬유 또는 필라멘트 기재들에 적용될 수도 있다. 이 목적을 위해, 유리 섬유 및/또는 필라멘트 사이즈제에서 필름 형성 수지로서 이전에 사용되었거나 미래에 사용될 수도 있는 임의의 필름 형성 수지가 사용에 적합할 수도 있다. As indicated above, the core-shell rubber nanoparticles of the present invention may be applied to glass fiber or filament substrates together with a suitable film-forming resin. For this purpose, any film-forming resin previously used or may be used in the future as a film-forming resin in glass fiber and / or filament sizing agents may be suitable for use.

종래 기술에서 알 수 있듯이, 초기 사이즈제 또는 바인더 사이즈제에서 사용될 필름 형성 수지를 선택할 때, 궁극적으로 제조되는 파이버글라스 복합재를 만드는데 사용될 매트릭스 수지와 상용가능한 수지를 선택하는 것이 종래의 관행이다. 예를 들어, 특정 파이버글라스 복합재가 에폭시 수지 매트릭스로 만들어진다면, 상용가능한 에폭시 수지는 보통 유리 섬유 사이징을 위한 필름 형성 수지로서 선택될 것이다. 이와 같은 통상적인 관행이 본 발명에 따라 뒤따르고, 즉, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들을 함유한 사이즈제에 사용된 필름 형성 수지는, 바람직하게, 제조되는 파이버글라스 보강 폴리머 복합재의 매트릭스 수지와 상용가능하도록 선택된다.As is known in the art, it is conventional practice to select resin compatible with the matrix resin to be used in making the ultimately produced fiberglass composite when selecting the film-forming resin to be used in the initial sizing agent or binder sizing agent. For example, if a particular fiberglass composite is made of an epoxy resin matrix, commercially available epoxy resins will usually be selected as film-forming resins for glass fiber sizing. Such conventional practice follows in accordance with the present invention, that is, the film-forming resin used in the sizing agent containing the core-shell rubber nanoparticles of the present invention preferably has a matrix resin of the fiberglass reinforced polymer composite to be produced As shown in FIG.

추가로 위에서 나타낸 것처럼, 본 발명은, 이 폴리머들의 우수한 물리적 성질 (예컨대, 인장 강도) 및 내화학성 때문에, 에폭시 수지들로부터 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들을 제조하는데 특정 용도를 발견한다. 이 목적을 위해, 일부 예시적 실시형태들에서, 코어-쉘 고무 입자들을 함유한 사이즈제에서 필름 형성 수지로서, 적당한 분자량의 선형 비스페놀 A 타입 에폭시 수지를 선택하는 것이 바람직하다. 이와 관련해서, "적당한 분자량" 은 약 10,000 ~ 250,000 의 중량 평균 분자량을 의미한다. 15,000 ~ 100,000 또는 심지어 20,000 ~ 50,000 의 중량 평균 분자량이 바람직하다. 많은 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들 및 특히 높은 강도와 양호한 내화학성을 요구하는 것들이 선형 비스페놀 A 타입 에폭시 매트릭스 수지들로 만들어지기 때문에 선형 비스페놀 A 타입 에폭시가 바람직하다. 분자량이 너무 높다면 에폭시 수지는 효과적으로 필름을 형성하지 못할 것이고 분자량이 너무 낮다면 코팅 장비에서 원치 않는 결정화를 겪을 것이므로, 상기 분자량이 바람직하다 As further indicated above, the present invention finds particular use in producing fiberglass reinforced polymer composites from epoxy resins due to their excellent physical properties (e.g., tensile strength) and chemical resistance. For this purpose, in some exemplary embodiments, it is desirable to select a linear bisphenol A type epoxy resin of suitable molecular weight as a film forming resin in a sizing agent containing core-shell rubber particles. In this context, "moderate molecular weight" means a weight average molecular weight of about 10,000 to 250,000. A weight average molecular weight of 15,000 to 100,000 or even 20,000 to 50,000 is preferred. Linear bisphenol A type epoxy is preferred because many fiberglass reinforced polymer composites and those requiring particularly high strength and good chemical resistance are made from linear bisphenol A type epoxy matrix resins. If the molecular weight is too high, the epoxy resin will not effectively form a film, and if the molecular weight is too low, it will undergo undesired crystallization in the coating equipment, so the molecular weight is preferred

선형 비스페놀 A 타입 에폭시 이외에, 변성 에폭시 수지가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 에폭시 노볼락이 또한 사용될 수 있다. In addition to the linear bisphenol A type epoxy, modified epoxy resins may also be used. For example, epoxy novolac may also be used.

본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들과 함께 사용될 필름 형성 수지로서 유용한 상업적으로 이용가능한 에폭시 수지들의 특정한 예들은, AOC 로부터의 AD-502 에폭시 수성 에멀전, DSM 으로부터의 Neoxil 962/D 수성 에멀전, Momentive 로부터의 EpiRez 5003, Momentive 로부터의 EpiRez 3511 에폭시 에멀전이 있다. 혼화물들, 특히 95 : 5 의 비로 AD-502 + EpiRez 5003 이 또한 효과적이다.Specific examples of commercially available epoxy resins useful as film forming resins to be used with the core-shell rubber nanoparticles of the present invention include AD-502 epoxy aqueous emulsion from AOC, Neoxil 962 / D aqueous emulsion from DSM, Momentive EpiRez 5003 from Momentive, EpiRez 3511 epoxy emulsion from Momentive. Mixtures, especially AD-502 + EpiRez 5003 at a ratio of 95: 5, are also effective.

본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들을 함유한 수성 사이즈제에 존재할 수 있는 필름 형성 수지의 양은 매우 다양할 수 있고, 본질적으로 효과적인 코팅 조성물을 제공할 임의의 양이 사용될 수 있다. 전형적으로, 필름 형성 수지의 양은, 건조 고체 기준으로 (즉, 물 제외), 수성 사이즈제의 약 60 ~ 90 중량% 일 것이다. 건조 중량 기준으로, 약 65 ~ 85 중량%, 또는 심지어 73 ~ 77 중량% 정도의 농도가 바람직하다. The amount of film forming resin that may be present in the aqueous sizing agent containing the core-shell rubber nanoparticles of the present invention can vary widely and any amount can be used that provides an essentially effective coating composition. Typically, the amount of film forming resin will be about 60-90% by weight of the aqueous sizing agent on a dry solids basis (i.e., excluding water). Concentrations on the order of about 65 to 85 wt.%, Or even 73 to 77 wt.%, Based on dry weight are preferred.

조합물Combination 입자들을 갖는  Having particles 사이즈제들Sizing agents

위에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들을 함유한 수성 사이즈제는 또한 필름 형성 수지를 함유할 수도 있다. 상기 성분들 각각이 별도로 이 수성 사이즈 조성물에 공급되어 함유될 수 있지만, 본 발명의 특히 흥미로운 실시형태에서는, 이 성분들이 수성 사이즈 조성물에 함유된 유화 입자들에 함께 조합된다. As indicated above, the aqueous sizing agent containing the core-shell rubber nanoparticles of the present invention may also contain a film-forming resin. In a particularly interesting embodiment of the present invention, these components are combined together in the emulsion particles contained in the aqueous size composition, although each of the components may be separately supplied and contained in the aqueous size composition.

코어-쉘 고무 나노입자들은 다양한 상이한 형태들로 상업적으로 이용가능하다. 한 가지 이러한 형태는 니트 (neat) 한 (즉, 용제 없음) 액체 에폭시 수지에 분산된 고무 나노입자들의 유기 에멀전이다. 이 제품들의 예로는 Kaneka Belgium NV 로부터 이용가능한 CSR 액체 에폭시 에멀전의 Kane Ace™ MX 라인을 포함한다. 이 액체 에폭시/고무 나노입자 에멀전은, 비스페놀-A 타입 액체 에폭시 수지, 비스페놀-F 타입 액체 에폭시 수지, 에폭시화 페놀 노볼락 타입 액체 에폭시 수지, 트리글리시딜 p-아미노페놀 타입 액체 에폭시 수지, 테트라글리시딜 메틸렌 디아닐린 타입 액체 에폭시 수지, 및 지환 타입 액체 에폭시 수지를 포함한 다양한 상이한 종류의 액체 에폭시 수지 시스템에서 약 25 ~ 40 중량% 의 CSR (코어 쉘 고무 나노입자들) 의 안정적 분산제들을 포함한다. 그것은, 에폭시, 및 필라멘트 권취 파이프들 등과 같은 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들을 형성하는데 사용된 매트릭스 수지들을 포함한 다른 매트릭스 수지들을 강화하기 위해 이전에 사용된 잘 알려진 상업 용품들이다. Core-shell rubber nanoparticles are commercially available in a variety of different forms. One such form is an organic emulsion of rubber nanoparticles dispersed in a neat (i.e., solvent free) liquid epoxy resin. Examples of these products include the Kane Ace (TM) MX line of CSR liquid epoxy emulsions available from Kaneka Belgium NV. The liquid epoxy / rubber nanoparticle emulsion may be selected from the group consisting of a bisphenol-A type liquid epoxy resin, a bisphenol-F type liquid epoxy resin, an epoxidized phenol novolak type liquid epoxy resin, a triglycidyl p-aminophenol type liquid epoxy resin, (Core-shell rubber nanoparticles) of about 25-40 wt.% In various different types of liquid epoxy resin systems, including alicyclic epoxy resins, cyclic methylene dianiline type liquid epoxy resins, and alicyclic type liquid epoxy resins. It is a well-known commercial article previously used to strengthen other matrix resins, including matrix resins used to form fiberglass reinforced polymer composites such as epoxy, and filament winding pipes and the like.

이 점에서, 코어 쉘 고무 나노입자들을 함유한 파이버글라스 보강 복합재를 제조하기 위한 본 발명과 종래 기술 사이 큰 차이점은, 본 발명에서는, 유리 보강 섬유들이 복합재의 보디를 형성하는 매트릭스 수지와 조합되기 전 코어 쉘 고무 나노입자들이 복합재의 유리 보강 섬유들에 코팅된다는 점을 유념해야 한다. 이것은, 코어 쉘 고무 나노입자들이 매트릭스 수지의 전체 매스에 걸쳐 분산되는 이전 기술과 완전히 상이하다. 따라서, 이런 상업적으로 이용가능한 액체 에폭시 코어 쉘 고무 나노입자 에멀전들의 사용과 관련하여 본 발명과 종래 기술 사이 차이점은, 본 발명에서는, 유리 섬유들이 매트릭스 수지와 조합되기 전 유리 섬유들로 코팅되는 초기 사이즈제를 형성하는데 이 에멀전들이 사용된다는 점이다. 반면에, 이전 기술에서는, 이 에멀전들은 매트릭스 수지 자체를 형성하는데 사용된다.In this respect, a major difference between the present invention and the prior art for producing fiberglass-reinforced composites containing core-shell rubber nanoparticles is that in the present invention, before the glass-reinforced fibers are combined with the matrix resin forming the body of the composite It should be noted that the core-shell rubber nanoparticles are coated on the glass-reinforced fibers of the composite. This is completely different from the prior art in which core-shell rubber nanoparticles are dispersed throughout the mass of the matrix resin. Thus, the difference between the present invention and the prior art in relation to the use of such commercially available liquid epoxy core-shell rubber nanoparticle emulsions is that in the present invention, the initial size, in which the glass fibers are coated with glass fibers before being combined with the matrix resin These emulsions are used to form the agent. On the other hand, in the prior art, these emulsions are used to form the matrix resin itself.

이 상업적으로 이용가능한 액체 에폭시/고무 나노입자 에멀전들은, 그것이 이미 본 발명의 초기 사이즈제의 2 가지 주요 성분들, 즉, 코어 쉘 고무 입자들 및 에폭시 수지 필름 형성자를 함유하기 때문에, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들의 편리한 소스에 해당된다. These commercially available liquid epoxy / rubber nanoparticle emulsions, because they already contain the two major components of the initial size of the present invention, namely core shell rubber particles and epoxy resin film former, - A convenient source of shell rubber nanoparticles.

일부 예시적 실시형태들에 따르면, 이 상업적으로 이용가능한 액체 에폭시/고무 나노입자 에멀전이 본 발명의 초기 사이즈제들을 만드는데 사용될 수 있기 전, 그것은 수성 에멀전들로 변환된다. 이것은 종래의 고 전단 유화 기술을 사용함으로써 용이하게 수행될 수 있다. 예를 들어, 고무 나노입자들 대 에폭시 수지의 중량비가 25/75 인 고무 나노입자 수성 사이즈 조성물은, 종래의 고 전단 혼합 기술 및 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 코폴리머들과 같은 종래의 에폭시-적합 계면활성제들을 사용하여 25 중량% 의 고무 나노입자들과 75 중량% 의 액체 에폭시 수지를 함유한 유기 에멀전을 유화함으로써 만들어질 수 있다.According to some exemplary embodiments, before this commercially available liquid epoxy / rubber nanoparticle emulsion can be used to make the initial sizing agents of the present invention, it is converted to aqueous emulsions. This can be easily accomplished by using a conventional high shear emulsification technique. For example, rubber nanoparticle aqueous sizing compositions in which the weight ratio of rubber nanoparticles to epoxy resin is 25/75 can be prepared using conventional high shear mixing techniques and conventional epoxy-compatible interfaces such as ethylene oxide / propylene oxide block copolymers Can be made by emulsifying an organic emulsion containing 25% by weight of rubber nanoparticles and 75% by weight of liquid epoxy resin using actives.

본 발명에 따라 유리 섬유 또는 필라멘트 기재에 적용될 코어-쉘 고무 입자들의 양은 전형적으로 그것이 함유되는 수성 사이즈 조성물들의 고체 함량의 약 0.01 ~ 25 중량% 에 해당할 것이다. 보다 통상적으로, 코어-쉘 고무 입자들의 양은 상기 고체의 약 0.1 ~ 5 중량%, 약 0.3 ~ 2 중량%, 약 0.5 ~ 1.5 중량%, 또는 심지어 약 0.7 ~ 1.3 중량% 일 것이다. 그러므로, 본 발명의 고무 나노입자 수성 사이즈 조성물들은 전형적으로 적어도 2 가지 상이한 수성 수지 분산제들을 조합함으로써 만들어질 것이고, 한 가지 분산제의 유화 수지 입자들은 필름 형성 수지 및 코어-쉘 고무 나노입자들의 조합물을 함유하고, 다른 분산제의 유화 수지 입자들은 단지 필름 형성 수지만 함유한다. The amount of core-shell rubber particles to be applied to the glass fiber or filament substrate in accordance with the present invention will typically be from about 0.01 to 25 weight percent of the solids content of the aqueous size compositions containing it. More typically, the amount of core-shell rubber particles will be about 0.1-5 weight percent, about 0.3-2 weight percent, about 0.5-1.5 weight percent, or even about 0.7-1.3 weight percent of the solids. Thus, the rubber nanoparticle aqueous sizing compositions of the present invention will typically be made by combining at least two different aqueous resinous dispersants, wherein the emulsion resin particles of one dispersant comprise a combination of film-forming resin and core-shell rubber nanoparticles And the emulsion resin particles of the other dispersant contain only the film-forming resin.

부가적 성분들Additional ingredients

필름 형성 수지 이외에, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들을 함유한 수성 사이즈 조성물은 또한 다양한 부가적인 선택적 성분들을 함유할 수 있다. In addition to the film forming resin, aqueous sized compositions containing the core-shell rubber nanoparticles of the present invention may also contain a variety of additional optional ingredients.

예를 들어, 이 수성 사이즈 조성물들은, 고체 함량을 기준으로, 약 5 ~ 30 중량%, 보다 통상적으로 약 8 ~ 20 중량% 또는 심지어 약 10 ~ 15 중량% 의 유기실란 커플링제를 함유할 수도 있다. 이 목적을 위해, 유리 섬유 기재에 대한 필름 형성 바인더 수지의 결합 강도를 향상시키기 위해 이전에 사용되었거나 미래에 사용될 수도 있는 임의의 유기실란 커플링제가 본 발명에서 사용될 수 있다. 게다가, 바인더 수지의 경우에서처럼, 유기실란 커플링제는, 사용되는 특정 필름 형성 바인더 수지와 상용가능하도록 선택되어야 한다. For example, these aqueous size compositions may contain from about 5 to 30 weight percent, more typically from about 8 to 20 weight percent, or even from about 10 to 15 weight percent, of the organosilane coupling agent, based on the solids content . For this purpose, any organosilane coupling agent previously used or may be used in the future to improve the bond strength of the film-forming binder resin to the glass fiber substrate may be used in the present invention. In addition, as in the case of binder resins, the organosilane coupling agents should be selected to be compatible with the particular film-forming binder resin used.

유용한 유기실란 커플링제들의 특정 예로는, Silquest A-1524 우레이도실란, Silquest A-1100 아미노실란, Silquest A-1387 실릴화 폴리아지미드 인 메탄올, Momentive 로부터의 Y-1139 실릴화 폴리아지미드 인 에탄올, Silquest A-174 메타크릴옥시실란, Silquest A-187 에폭시 실란, Silquest A-1170 트리메톡시 비스-실란, Silquest A-11699 트리에톡시 비스-실란이 있고, 모두 Momentive 및 Silquest Al120 으로부터 이용가능하다. Silquest A-1524 뿐만 아니라 Silquest A-1387 및 Silquest A-1100 의 혼화물들이 에폭시 수지 필름 형성 수지들과 사용하기에 바람직하다. Specific examples of useful organosilane coupling agents include Silquest A-1524 ureido silane, Silquest A-1100 aminosilane, Silquest A-1387 silylated polyazimide methanol, Y-1139 silylated polyazimide from Momentive, ethanol , Silquest A-174 methacryloxy silane, Silquest A-187 epoxy silane, Silquest A-1170 trimethoxy bis-silane, Silquest A-11699 triethoxy bis-silane, all available from Momentive and Silquest Al 120 . Mixtures of Silquest A-1387 and Silquest A-1100 as well as Silquest A-1524 are preferred for use with epoxy resin film forming resins.

본 발명에서 사용된 고무 나노입자 함유 수성 사이즈 조성물들에 포함될 수 있는 다른 성분은 윤활제이다. 이 목적을 위해 적합한 상업적으로 이용가능한 윤활제들의 예들은 Katex 6760 (또한 Emery 6760 으로 알려짐) 양이온 윤활제, PEG400 모노올레이트 (PEG400 MO, Emerest 2646), PEG-200 모노라우레이트 (Emerest 2620), PEG400 모노스테아레이트 (Emerest 2640), PEG600 모노스테아레이트 (Emerest 2662) 를 포함한다. Katex 6760 과 같은 양이온 윤활제들은 전형적으로 사이즈 고체의 0.001 ~ 2 중량%, 보다 전형적으로 0.2 ~ 1 중량%, 또는 심지어 약 0.5 중량% 의 양으로 사용된다. 한편, PEG 윤활제들은 전형적으로 고체 함량의 0.1 ~ 22 중량%, 보다 전형적으로 약 1 ~ 10 중량%, 또는 심지어 약 7 중량% 의 양으로 사용된다. Another component that may be included in the aqueous sized compositions containing the rubber nanoparticles used in the present invention is a lubricant. Examples of commercially available lubricants suitable for this purpose include cationic lubricants such as Katex 6760 (also known as Emery 6760), PEG 400 monooleate (PEG 400 MO, Emerest 2646), PEG 200 monolaurate (Emerest 2620), PEG 400 monooleate Stearate (Emerest 2640), PEG600 monostearate (Emerest 2662). Cationic lubricants such as Katex 6760 are typically used in amounts of 0.001 to 2 wt.%, More typically 0.2 to 1 wt.%, Or even about 0.5 wt.% Of the size solids. PEG lubricants, on the other hand, are typically used in amounts of from 0.1 to 22 weight percent, more typically from about 1 to 10 weight percent, or even about 7 weight percent of the solids content.

본 발명에 사용된 고무 나노입자 함유 수성 사이즈 조성물들에 포함될 수 있는 또다른 종래의 윤활제는 왁스이다. 유리 섬유 수성 사이징 조성물에서 윤활제 왁스로서 사용되었거나 사용될 수도 있는 임의의 왁스는, 본 발명의 고무 나노입자 수성 사이즈 조성물들에서 왁스로서 사용될 수 있다. Michelman Michemlube 280 왁스가 좋은 예이다. 사이즈 고체의 약 0.1 ~ 10 중량% 정도의 농도가 사용가능하고, 약 2 ~ 6 중량% 또는 심지어 4 ~ 5 중량% 의 농도가 바람직하다.Another conventional lubricant that can be included in the rubber nanoparticle containing aqueous size compositions used in the present invention is wax. Any wax that may or may not be used as the lubricant wax in the glass fiber aqueous sizing composition may be used as the wax in the rubber nanoparticle aqueous size compositions of the present invention. Michelman Michemlube 280 wax is a good example. Concentrations of about 0.1-10% by weight of the size solids are available, with concentrations of about 2-6% or even 4-5% by weight being preferred.

본 발명의 고무 나노입자 함유 수성 사이즈 조성물들에 포함될 수 있는 또다른 종래의 성분들은, 존재하는 실란을 효율적으로 가수분해하기에 충분한 양으로 아세트산, 시트르산 또는 다른 유기산을 포함하고, 이것은 전형적으로 Silquest A-1100 의 경우에 약 4 ~ 6 의 pH 를 요구한다. 최종 사이즈제 pH 는 전형적으로 5 ~ 6.5 범위에 있을 것이다. Still other conventional components that may be included in the aqueous-sized compositions containing the rubber nanoparticles of the present invention include acetic acid, citric acid, or other organic acids in an amount sufficient to efficiently hydrolyze the existing silane, -1100 requires a pH of about 4-6. The final sizing agent pH will typically be in the range of 5 to 6.5.

다른 첨가제들, 예로 Coatosil MP 200 다관능 에폭시 올리고머, 수성 우레탄 폴리머들, 예로 Bayer 로부터의 Michelman U6-01 또는 Baybond PU-403, Chemtura 로부터의 Witco W-296 또는 W-298 등이 종래의 양으로 그것의 알려진 기능을 위해 본 발명의 고무 나노입자 함유 수성 사이즈 조성물들에 또한 포함될 수 있다. Other additives, such as Coatosil MP 200 polyfunctional epoxy oligomers, aqueous urethane polymers such as Michelman U6-01 or Baybond PU-403 from Bayer, Witco W-296 or W-298 from Chemtura, May also be included in the rubber nanoparticle containing aqueous size compositions of the present invention for known functions of the invention.

수분 함량 및 로딩Moisture content and loading

본 발명의 고무 나노입자 함유 수성 사이즈 조성물들은 종래의 코팅 장비를 사용해 종래의 방식으로 유리 섬유 및/또는 필라멘트 기재들에 적용된다. 따라서, 상기 조성물들의 유동학적 성질이 종래의 수성 사이즈제들의 유동학적 성질과 본질적으로 동일하거나 적어도 비슷하도록 상기 조성물들은 충분한 양의 물과 배합된다. 그러므로, 이 수성 사이즈 조성물들은, 전형적으로, 수성 사이즈 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 2 ~ 10 중량%, 보다 통상적으로 4 ~ 8 중량% 또는 심지어 5 ~ 7 중량% 의 총 고체 함량을 함유할 것이다. The rubber nanoparticle-containing aqueous sizing compositions of the present invention are applied to glass fiber and / or filament substrates in a conventional manner using conventional coating equipment. Thus, the compositions are combined with a sufficient amount of water such that the rheological properties of the compositions are essentially the same as, or at least similar to, the rheological properties of conventional aqueous sizing agents. These aqueous-sized compositions therefore typically contain a total solids content of from about 2 to 10% by weight, more usually from 4 to 8% by weight, or even from 5 to 7% by weight, based on the total weight of the aqueous- will be.

게다가, 이 나노입자 함유 수성 사이즈 조성물들은 또한 종래의 양으로 그것의 유리 섬유 및/또는 필라멘트 기재들에 적용된다. 예를 들어, 이 사이즈 조성물들은, 획득되는 사이징된 유리 섬유들과 필라멘트들의 LOI (강열 감량) 가 약 0.2 ~ 1.5 %, 보다 전형적으로 0.4 ~ 1.0 % 또는 심지어 0.5 ~ 0.8 % 인 양으로 보통 적용될 것이다. 이 사이즈제들에서 코어-쉘 고무 나노입자들의 농도가, 건조 고체 기준으로, 전형적으로 약 0.3 ~ 2 중량%, 약 0.5 ~ 1.5 중량%, 또는 심지어 약 0.7 ~ 1.3 중량% 정도인 점을 고려하면, 이것은, LOI 면에서 유리 섬유 및/또는 필라멘트 기재들에 적용될 이 코어-쉘 고무 나노입자들의 양이 보통 약 0.001 ~ 0.015 %, 보다 전형적으로 약 0.002 ~ 0.010 % 또는 심지어 약 0.0025 ~ 0.0080 % 인 것을 의미한다. In addition, these nanoparticle containing aqueous size compositions are also applied to their glass fiber and / or filament substrates in conventional amounts. For example, these size compositions will usually be applied in amounts such that the LOI (ignition loss) of the sized glass fibers and filaments obtained is about 0.2 to 1.5%, more typically 0.4 to 1.0% or even 0.5 to 0.8% . Considering that the concentration of core-shell rubber nanoparticles in these sizing agents is on the order of dry solids, typically about 0.3-2 wt%, about 0.5-1.5 wt%, or even about 0.7-1.3 wt% , Which means that the amount of these core-shell rubber nanoparticles to be applied to glass fiber and / or filament substrates in terms of LOI is usually from about 0.001 to 0.015%, more typically from about 0.002 to 0.010% or even from about 0.0025 to 0.0080% it means.

실시예들Examples

본 발명을 보다 철저히 설명하기 위해서, 다음 실시예들이 제공된다. In order to more fully describe the present invention, the following examples are provided.

실시예Example 1 및  1 and 비교예Comparative Example A  A

2 개의 파이버글라스 매트들은, 수성 슬러리로부터 이동 스크린에 침적된 후, 습식 절단 유리 섬유들이 수지 바인더의 수성 분산제로 코팅되고 그 후 건조 및 경화되는 종래의 습식 레이드 코팅 프로세스에 의해 제조되었다. 양 웨브들에 적용된 수지 바인더들은 각각 상업적으로 이용가능한 아크릴 라텍스 (Dow Chemical 로부터 이용가능한 Rhoplex GL 720) 및 상업적으로 이용가능한 요소 포름알데히드 수지 라텍스 (Momentive 로부터 이용가능한 FG 654A) 를 사용해 준비되었다. 양 바인더들에서 아크릴 수지 대 요소 포름알데히드 수지의 중량비는 건조 고체 기준으로 동일하고 (15/85) 추가로 각각의 웨브에 적용된 바인더의 총량은 본질적으로 동일하도록 적용된 수지의 양이 선택되었다. 실시예 1 의 수지 바인더는, 바인더 중 요소 포름알데히드 및 아크릴 수지의 조합 중량을 기준으로, 또한 1.7 중량% 의, 상업적으로 이용가능한 고무 코어-쉘 나노입자들, 특히, 텍사스주 패서디나의 Kenaka Corporation 으로부터 이용가능한 Kane Ace MX-113 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함하였다. The two fiberglass mats were prepared by a conventional wet laid coating process in which wet-cut glass fibers were coated with an aqueous dispersion of a resin binder and then dried and cured, after being immersed in a transfer screen from an aqueous slurry. Resin binders applied to both webs were prepared using commercially available acrylic latex (Rhoplex GL 720 available from Dow Chemical) and commercially available urea formaldehyde resin latex (FG 654A available from Momentive). The weight ratio of acrylic resin to urea formaldehyde resin in both binders was the same on a dry solids basis (15/85) and the amount of resin applied was chosen so that the total amount of binder applied to each web was essentially the same. The resin binder of Example 1 contained 1.7 percent by weight based on the combined weight of urea formaldehyde and acrylic resin in the binder, commercially available rubber core-shell nanoparticles, especially those sold by Kenaka Corporation of Pasadena, Tex. Lt; RTI ID = 0.0 > Kane Ace < / RTI > MX-113 rubber core-shell nanoparticles.

이렇게 획득된 파이버글라스 매트들은 그 후 가로 또는 횡방향으로 인장 강도 및 인열 강도에 대해 테스트되었다. 파이버글라스 매트들 및 그것의 연관된 아스팔트 지붕공사용 판자들은 일반적으로 세로 방향보다 횡방향으로 더 약하기 때문에, 횡방향으로 인장 강도 및 인열 강도가 제품의 전체 강도를 더 잘 나타낸다.The fiberglass mats thus obtained were then tested for tensile strength and tear strength in the transverse or transverse direction. Since fiberglass mats and their associated asphalt roofing boards are generally weaker in the transverse direction than in the longitudinal direction, the tensile strength and tear strength in the transverse direction better represent the overall strength of the product.

이 테스트들 이외에, 횡방향으로 이 파이버글라스 매트들의 인열 강도는 또한 암분이 있는 매트 성능 테스트에 의해 결정되었다. 이 테스트에서, 각각의 매트에 먼저 동량의 분말 암석을 뿌렸고 그 후 횡방향으로 인열 강도에 대해 측정되었다. 이 테스트는, 그것이 추후 적용되는 아스팔트 코팅에 함유된 무기 미립자 충전제들에 의해 야기될 수 있는 파이버글라스 매트 성질에 대한 악영향의 좋은 시뮬레이션을 제공하기 때문에 사용되었다. 이 암분 매트 성능 테스트는 각각의 샘플에 대해 3 회 수행되었고, 각각의 테스트에 대해 획득된 평균값들은 아래에서 보고된다. In addition to these tests, the tear strength of these fiberglass mats in the transverse direction was also determined by a mat performance test with a mortar. In this test, each mat was first sprayed with the same amount of powdered rock and then measured for tear strength in the transverse direction. This test was used because it provides a good simulation of the adverse effects on the fiberglass mat properties that can be caused by the inorganic particulate fillers contained in the asphalt coatings to be applied later. This hammer mat performance test was performed three times for each sample, and the average values obtained for each test are reported below.

획득된 결과들은 다음 표 1 에 기술된다: The obtained results are described in the following Table 1:

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상기 표에서, "BW" 는, 100 제곱 피트당 경화된 매트 (파이버글라스 + 경화된 바인더) 파운드의 중량인 기본 중량을 지칭한다. 한편, "LOI" 는, 바인더가 건조 및 경화된 후 웨브에 남아있는, 웨브에 원래 적용된 수성 바인더의 부분을 퍼센트로 나타내는 이 업계에서 표준 측도인 강열 감량을 지칭한다. 건조 고체 기준으로, 즉 건조 및 경화 후 웨브에 적용된 바인더의 총량은 BW 와 LOI 를 곱해줌으로써 결정될 수 있다.In the above table, "BW" refers to a basis weight which is the weight of a cured mat (fiberglass + cured binder) pounds per 100 square feet. On the other hand, "LOI " refers to the ignition loss which is the standard metric in the industry, which represents the portion of the aqueous binder originally applied to the web, which remains in the web after the binder has dried and cured. The total amount of binder applied to the web on a dry solids basis, i. E. After drying and curing, can be determined by multiplying BW by LOI.

표 1 에서 알 수 있듯이, 실시예 1 의 바인더에서 고무 코어-쉘 나노입자들의 존재는 이 바인더로 만들어진 파이버글라스 매트의 인장 강도에 본질적으로 영향을 미치지 않았지만 (표 1 에서 차이는 실험 오차 내에 있음), 이 매트의 인열 강도는 비교예 A 의 대조군 파이버글라스 매트에 대해 횡방향으로 증가하도록 하였다. 게다가, 표 1 은, 또한, 암분화가 양 매트들의 인열 강도의 상당한 감소를 유발하였고, 이 감소는 비교예 A 의 경우에 더욱 현저하였음을 보여준다. 구체적으로, 표 1 은, 이 고무 코어-쉘 나노입자들의 존재는 실시예 1 의 매트가 원래 인열 강도의 77 % 를 보유하도록 할 수 있었고, 반면에 양 매트들이 암분화되었을 때 비교예 A 의 매트는 원래 인열 강도의 단지 66 % 만 보유하였음을 보여준다. As can be seen in Table 1, the presence of rubber core-shell nanoparticles in the binder of Example 1 had essentially no effect on the tensile strength of the fiberglass mat made with this binder (the differences in Table 1 are within the experimental error) , The tear strength of this mat was increased in the transverse direction relative to the control fiberglass mat of Comparative Example A. In addition, Table 1 also shows that cancer differentiation caused a significant reduction in the tear strength of both mats, and this reduction was more pronounced in the case of Comparative Example A. Specifically, Table 1 shows that the presence of these rubber core-shell nanoparticles can cause the mat of Example 1 to retain 77% of the original tear strength, while the mat of Comparative Example A Shows only 66% of the original tear strength.

이 데이터는, "제조된 대로" 의 (비코팅) 조건뿐만 아니라 시뮬레이팅된 사용 조건에서, 이 고무 코어-쉘 나노입자들의 부가가 횡방향으로 파이버글라스 매트들의 인열 강도를 개선하는 것을 보여준다. This data shows that the addition of these rubber core-shell nanoparticles improves the tear strength of the fiberglass mats in the transverse direction under simulated conditions of use as well as (uncoated) conditions of "as manufactured ".

실시예Example 2 및  2 and 비교예Comparative Example B  B

8 개의 부가적 매트들이 준비되었고, 4 개는 본 발명을 나타내고 4 개는 고무 코어-쉘 나노입자들이 사용되지 않은 대조군들이다. 이 매트들은, 본 발명을 나타내는 바인더들에 포함된 고무 코어-쉘 나노입자들의 양이 1.85 중량% 이었다는 점을 제외하고는, 실시예 1 에서 사용된 바와 동일한 절차들 및 성분들을 사용해 만들어졌다. Eight additional mats were prepared, four representing the present invention and four being control groups without the use of rubber core-shell nanoparticles. These mats were made using the same procedures and ingredients as used in Example 1, except that the amount of rubber core-shell nanoparticles included in the binders representing the present invention was 1.85 wt%.

획득된 각각의 파이버글라스 매트는 그 후 코팅 아스팔트로 만들어진 아스팔트 코팅 조성물로 매트를 코팅함으로써 아스팔트 지붕공사용 판자로 형성되었고, 아스팔트 코팅 조성물은 또한 전체로서 아스팔트 코팅 조성물을 기준으로 65 중량% 의 방해석 무기 미립자 충전제를 함유한다. Each fiberglass mat obtained was then formed into an asphalt roofing plank by coating the mat with an asphalt coating composition made of coated asphalt, and the asphalt coating composition also contained 65 wt% calcite inorganic microfine particle based on the asphalt coating composition as a whole It contains a filler.

세로 방향 및 횡방향 양자로 각각의 지붕공사용 판자의 인열 강도와 같이, 세로 방향으로 각각의 지붕공사용 판자의 인장 강도가 측정되었다. 게다가, 각각의 지붕공사용 판자의 총 인열 강도는 세로 인열 강도와 횡방향 인열 강도를 함께 가산하여 결정되었다. 끝으로, 이 측정된 파열 강도 및 인장 강도는 판자 중량에 의해 정규화되었다. The tensile strength of each of the roofing construction boards in the longitudinal direction was measured as the tear strength of each of the roofing construction boards in both the longitudinal direction and the lateral direction. In addition, the total tear strength of each roofing construction board was determined by adding together the longitudinal tear strength and the lateral tear strength. Finally, the measured burst strength and tensile strength were normalized by board weight.

획득된 결과들은 다음 표 2 에서 기술된다. The obtained results are described in Table 2 below.

Figure pct00002
Figure pct00002

표 2 는, 아스팔트 지붕공사용 판자를 만드는데 사용된 파이버글라스 매트의 바인더에 고무 코어-쉘 나노입자들을 부가하는 것은, 그것이 매트에 부여하는 것과 같은 본질적으로 동일한 효과를 판자에 부여한다는 것을 나타낸다. 특히 표 2 는, 실시예 1 의 파이버글라스 매트들과 같이, 이 나노입자들로 만들어진 아스팔트 판자들이 이 나노입자들 없이 만들어진 대조군 판자들보다 횡방향으로 상당히 더 큰 인열 강도를 보이는 것을 나타낸다. 게다가, 표 2 는, 이 경우에 위의 실시예 1 에서 알 수 있듯이 횡방향보다는 오히려 세로 방향으로, 이 나노입자들이 또한 이 판자들의 인장 강도를 조금 감소시키는 것을 추가로 나타낸다.Table 2 shows that adding the rubber core-shell nanoparticles to the binder of the fiberglass mat used to make the asphalt roofing plank imparts essentially the same effect to the board as it imparts to the mat. In particular, Table 2 shows that asphalt boards made of these nanoparticles, like the fiberglass mats of Example 1, exhibit significantly higher tear strength in the transverse direction than the control boards made without these nanoparticles. In addition, Table 2 further shows that these nanoparticles also slightly reduce the tensile strength of these planks, in this case in the longitudinal direction, rather than in the transverse direction, as seen in Example 1 above.

실시예 3Example 3

하기 실시예들에서, 필라멘트 권취된 고압 복합재 파이프들은, 상업적으로 이용가능한 수성 에폭시 매트릭스 수지 분산제로 미리 함침된 유리 섬유들을 맨드릴 둘레에 권취함으로써 만들어졌다. 이렇게 형성된 와인딩은 그 후 가열되어 에폭시 매트릭스 수지를 경화시켰고 맨드릴은 그 후 인출되어 최종 제품 파이프를 생산하였다. In the following examples, filament wound high pressure composite pipes were made by winding glass fibers pre-impregnated with a commercially available aqueous epoxy matrix resin dispersant around the mandrel. The winding thus formed was then heated to cure the epoxy matrix resin and the mandrel was then withdrawn to produce the final product pipe.

각각의 복합재를 만드는데 사용된 유리 섬유들은, 섬유로 조합되기 전, 약화된 유리 필라멘트들이 초기 사이즈제로 코팅되는 전술한 바와 같은 종래의 유리 섬유 제조 프로세스에 의해 만들어졌다. 3 가지 상이한 실험들이 수행되었다. 종래 기술을 나타내는 제 1 실험에서, 초기 사이즈제는 코어-쉘 고무 나노입자들을 함유하지 않았다. 나머지 2 가지 실험들에서, 초기 사이즈제는 0.5 중량% 의 코어-쉘 고무 나노입자들 및 1 중량% 의 코어-쉘 고무 나노입자들을 각각 함유하였다. The glass fibers used to make each composite were made by a conventional glass fiber manufacturing process as described above, wherein the weakened glass filaments are coated with an initial sizing agent before being combined with the fibers. Three different experiments were performed. In a first experiment showing the prior art, the initial sizing agent did not contain core-shell rubber nanoparticles. In the other two experiments, the initial sizing agent contained 0.5 wt% core-shell rubber nanoparticles and 1 wt% core-shell rubber nanoparticles, respectively.

각각의 유리 섬유에 적용된 초기 사이즈제의 양은 다음 표 3 에서 기술되고, 각각의 초기 사이즈제의 특정 조성은 다음 표 4 에서 기술된다. The amount of initial sizing agent applied to each glass fiber is described in the following Table 3, and the specific composition of each initial sizing agent is described in Table 4 below.

Figure pct00003
Figure pct00003

Figure pct00004
Figure pct00004

이렇게 획득된 필라멘트 권취 복합재 파이프들은 2 가지 상이한 분석 테스트를 부여받았다. 첫 번째 테스트에서, 획득된 제품 파이프들의 파열 강도가 결정되었다. 두 번째 테스트에서, 끓는 물에 500 시간 동안 노출될 때 제품 파이프들의 층간 전단 강도 (ILSS) 는 메릴랜드주, 화이트 오크, Naval Ordinance Laboratory 의 NOL 링 테스트 방법, 수탁 번호 AD0449719 에 따라 결정되었다. 이 분석 테스트들 이외에, 각각의 파이프의 제조 중, 권취 작동하는 동안 파이프들을 만드는데 사용된 유리 섬유들에서 발생된 장력이 결정 및 보고되었다. 획득된 결과들은 도 3 내지 도 6 에서 기술된다. The filament winding composite pipes thus obtained were subjected to two different analytical tests. In the first test, the burst strength of the obtained product pipes was determined. In the second test, the interlaminar shear strength (ILSS) of the product pipes when exposed to boiling water for 500 hours was determined according to the NOL ring test method, accession number AD0449719 of Naval Ordinance Laboratory, Maryland, Maryland. In addition to these analytical tests, the tension generated in the glass fibers used to make the pipes during winding operation during the manufacture of each pipe has been determined and reported. The obtained results are described in Figs. 3-6.

도 3 에 나타난 것처럼, 본 발명의 제품 파이프들의 파열 강도는 대조군 파이프의 파열 강도보다 약 8 ~ 11 % 컸다. 이것은, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들이 본 발명에 따라 만들어진 유리 섬유 보강 폴리머 복합재들의 기계적 성질을 상당히 개선하였음을 보여준다. As shown in Figure 3, the burst strength of the product pipes of the present invention was about 8-11% greater than the burst strength of the control pipe. This shows that the core-shell rubber nanoparticles of the present invention significantly improved the mechanical properties of the glass fiber reinforced polymer composites made according to the present invention.

한편, 도 4 는, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들이 끓는 물에 500 시간 노출 후 본 발명의 제품 파이프들의 층간 강도에 대해 본질적으로 악영향을 끼치지 않았음을 나타낸다. 이것은, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들이 어떤 식으로도 본 발명의 유리 섬유 보강 폴리머 복합재들의 내화학성에 악영향을 미치지 않음을 제안한다. Figure 4, on the other hand, shows that the core-shell rubber nanoparticles of the present invention did not substantially adversely affect the interlaminar strength of the product pipes of the present invention after 500 hours exposure to boiling water. This suggests that the core-shell rubber nanoparticles of the present invention do not adversely affect the chemical resistance of the glass fiber-reinforced polymer composites of the present invention in any way.

끝으로, 도 5 는 본 발명의 필라멘트 권취 복합재 파이프들을 형성하는데 사용된 권취 작동 중 유리 섬유들에서 발생된 장력은 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들에 의해 본질적으로 영향을 받지 않았음을 보여준다. 이것은, 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들이 어떤 식으로도 본 발명의 유리 섬유 보강 폴리머 복합재들을 제조하는데 사용된 제조 프로세스에 악영향을 미치지 않는다는 것을 보여준다. Finally, Figure 5 shows that the tension generated in the glass fibers during the winding operation used to form the filament wound composite pipes of the present invention was essentially unaffected by the core-shell rubber nanoparticles of the present invention . This shows that the core-shell rubber nanoparticles of the present invention do not adversely affect the manufacturing process used to produce the glass fiber-reinforced polymer composites of the present invention in any way.

비록 본 발명의 단지 몇 가지 실시형태들만 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않으면서 많은 변형예들이 만들어질 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재들을 만들기 위한 다른 기술들과 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자 기술을 조합하는 것이 일부 예에서 가능하고 심지어 바람직하다. Although only a few embodiments of the present invention have been described, it should be understood that many modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. For example, it is possible and even desirable in some instances to combine the core-shell rubber nanoparticle technology of the present invention with other techniques for making fiberglass reinforced polymer composites.

예를 들어, 전술한 공동 양도된 미국 5,840,370 은, 최종 파이버글라스 보강 폴리머 복합재를 형성하는 매트릭스 폴리머의 일부 또는 전부의 적용이 유리 제조 프로세스의 일부로서 "인라인" 으로 적용되는 유리/폴리머 프리프레그를 제조하기 위한 프로세스를 설명한다. 그 기술은, 먼저 본 발명의 코어-쉘 고무 나노입자들을 적용한 후, 둘째로 이렇게 형성된 코팅된 유리 섬유를 폴리머 복합재의 매트릭스 폴리머로 함침함으로써 본 발명의 기술과 조합될 수 있다.For example, the above-cited co-assigned US 5,840,370 discloses a method of making a glass / polymer prepreg in which the application of some or all of the matrix polymer forming the final fiberglass reinforced polymer composite is applied "in-line" The following describes the process. The technique can be combined with the technique of the present invention by first applying the core-shell rubber nanoparticles of the present invention, and then secondly impregnating the thus formed coated glass fibers with the matrix polymer of the polymer composite.

본 발명의 범위 및 하기 청구범위에 의해서만 제한되는 관련된 일반적인 본 발명의 개념들 내에 이러한 모든 변형예들이 포함되도록 되어있다. All such modifications are intended to be embraced within the scope of the general inventive concept of the general inventive concept, which is limited only by the scope of the invention and the scope of the following claims.

Claims (20)

파이버글라스 보강 폴리머 복합재로서,
복수의 개별 유리 섬유들 파이버글라스 및 수지 바인더를 포함하고,
고무 코어-쉘 나노입자들은 상기 복합재의 상기 수지 바인더 내에 통합되는, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
As a fiberglass reinforced polymer composite material,
A plurality of individual glass fibers, a fiberglass and a resin binder,
Wherein the rubber core-shell nanoparticles are incorporated within the resin binder of the composite.
제 1 항에 있어서,
상기 개별 유리 섬유는 상기 수지 바인더에 의해 함께 홀딩되는 파이버글라스 매트를 형성하는, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the individual glass fibers form a fiberglass mat held together by the resin binder.
제 1 항에 있어서,
상기 수지 바인더는, 상기 바인더 중 수지의 총량을 기준으로, 0.1 ~ 20 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함하는, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the resin binder comprises 0.1 to 20 wt% of the rubber core-shell nanoparticles based on the total amount of the resin in the binder.
제 1 항에 있어서,
상기 고무 코어-쉘 나노입자들의 평균 입도는 250 ㎚ 이하인, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the average particle size of the rubber core-shell nanoparticles is 250 nm or less.
제 1 항에 있어서,
상기 수지 바인더는 요소 포름알데히드 수지, 아크릴 수지 또는 그것의 혼합물로 형성되는, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the resin binder is formed from a urea formaldehyde resin, an acrylic resin or a mixture thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 고무 코어-쉘 나노입자들의 코어는, 스티렌/부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산), 아크릴 고무 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 합성 폴리머 고무로 만들어지는, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the core of the rubber core-shell nanoparticles is made of a synthetic polymer rubber selected from the group consisting of styrene / butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane), acrylic rubber, and mixtures thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 복합재는 아스팔트 지붕공사용 판자 (roofing shingle) 인, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the composite is a roofing shingle for asphalt roofing.
아스팔트 지붕공사용 판자들을 제조하는데 사용하기 위한 개선된 지붕공사용 매트로서,
상기 개선된 지붕공사용 매트는 다중 유리 섬유들, 및 개별 유리 섬유들을 함께 홀딩하는 수지 바인더로 이루어진 파이버글라스 매트를 포함하고, 상기 수지 바인더는 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함하는, 개선된 지붕공사용 매트.
An improved roof construction mat for use in making planks for asphalt roofing construction,
The improved roof construction mat comprises a fiberglass mat comprising a plurality of glass fibers and a resin binder that holds together the individual glass fibers, wherein the resin binder comprises an improved roof construction mat .
제 8 항에 있어서,
상기 수지 바인더는, 상기 바인더 중 수지의 총량을 기준으로, 0.1 ~ 20 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함하는, 개선된 지붕공사용 매트.
9. The method of claim 8,
Wherein the resin binder comprises 0.1 to 20 wt% of the rubber core-shell nanoparticles based on the total amount of the resin in the binder.
제 8 항에 있어서,
상기 수지 바인더는 요소 포름알데히드 수지, 아크릴 수지 또는 그것의 혼합물로 형성되는, 개선된 지붕공사용 매트.
9. The method of claim 8,
Wherein the resin binder is formed from urea formaldehyde resin, acrylic resin or a mixture thereof.
제 8 항에 있어서,
상기 고무 코어-쉘 나노입자들의 코어는, 스티렌/부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산), 아크릴 고무 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 합성 폴리머 고무로 만들어지는, 개선된 지붕공사용 매트.
9. The method of claim 8,
Wherein the core of the rubber core-shell nanoparticles is made of a synthetic polymer rubber selected from the group consisting of styrene / butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane), acrylic rubber, and mixtures thereof.
개선된 아스팔트 지붕공사용 판자로서,
다중 유리 섬유들, 및 개별 유리 섬유들을 함께 홀딩하는 수지 바인더로 이루어진 파이버글라스 지붕공사용 매트, 상기 파이버글라스 지붕공사용 매트를 덮는 아스팔트 코팅을 포함하고, 상기 아스팔트 코팅은 내부에 무기 미립자 충전제를 포함하고, 상기 아스팔트 코팅은 내부에 끼워넣은 지붕공사용 과립들 (granules) 을 더 함유하고, 상기 파이버글라스 지붕공사용 매트의 상기 수지 바인더는 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함하는, 개선된 아스팔트 지붕공사용 판자.
As an improved asphalt roofing construction board,
A fiberglass roof construction mat comprising a plurality of glass fibers and a resin binder for holding individual glass fibers together, and an asphalt coating covering the fiberglass roof construction mat, wherein the asphalt coating comprises an inorganic microfine filler therein, Wherein the asphalt coating further comprises interiorly embedded roofing granules and wherein the resin binder of the fiberglass roofing mat comprises rubber core-shell nanoparticles.
제 12 항에 있어서,
상기 수지 바인더는, 상기 바인더 중 수지의 총량을 기준으로, 0.1 ~ 20 중량% 의 고무 코어-쉘 나노입자들을 포함하는, 개선된 아스팔트 지붕공사용 판자.
13. The method of claim 12,
Wherein the resin binder comprises 0.1 to 20 wt% of the rubber core-shell nanoparticles based on the total amount of the resin in the binder.
제 12 항에 있어서,
상기 수지 바인더는 요소 포름알데히드 수지, 아크릴 수지 또는 그것의 혼합물로 형성되는, 개선된 아스팔트 지붕공사용 판자.
13. The method of claim 12,
Wherein the resin binder is formed from urea formaldehyde resin, acrylic resin or a mixture thereof.
제 12 항에 있어서,
상기 고무 코어-쉘 나노입자들의 코어는, 스티렌/부타디엔, 폴리부타디엔, 실리콘 고무 (실록산), 아크릴 고무 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 합성 폴리머 고무로 만들어지는, 개선된 아스팔트 지붕공사용 판자.
13. The method of claim 12,
Wherein the core of the rubber core-shell nanoparticles is made of a synthetic polymer rubber selected from the group consisting of styrene / butadiene, polybutadiene, silicone rubber (siloxane), acrylic rubber and mixtures thereof.
제 12 항에 있어서,
상기 아스팔트 코팅은, 충전된 아스팔트의 전체 중량을 기준으로, 30 ~ 80 중량% 의, 돌로마이트, 실리카, 슬레이트 가루 및 고 마그네슘 카보네이트로 구성된 군에서 선택된 무기 미립자 충전제를 포함하는, 개선된 아스팔트 지붕공사용 판자.
13. The method of claim 12,
Wherein the asphalt coating comprises 30 to 80 weight percent of an inorganic particulate filler selected from the group consisting of dolomite, silica, slate powder and high magnesium carbonate based on the total weight of the filled asphalt. .
파이버글라스 보강 폴리머 복합재로서,
매트릭스 폴리머 및 상기 매트릭스 폴리머에 분산된 유리 섬유들을 포함하고, 상기 유리 섬유들의 표면들은 고무 코어-쉘 나노입자들의 코팅을 담지하는, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
As a fiberglass reinforced polymer composite material,
A matrix polymer and glass fibers dispersed in the matrix polymer, wherein the surfaces of the glass fibers carry a coating of rubber core-shell nanoparticles.
제 17 항에 있어서,
상기 유리 섬유들의 표면들은 고무 코어-쉘 나노입자들 및 필름 형성 폴리머의 혼합물을 포함한 코팅을 담지하는, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
18. The method of claim 17,
Wherein the surfaces of the glass fibers carry a coating comprising a mixture of rubber core-shell nanoparticles and a film forming polymer.
제 17 항에 있어서,
상기 유리 섬유들은, 개별 섬유들을 형성하기 위해서 다중 약화된 (attenuated) 유리 필라멘트들을 함께 조합함으로써 만들어지고, 추가로 초기 사이즈 (incipient size) 조성물은, 개별 유리 필라멘트들이 조합되기 전에 상기 개별 유리 필라멘트들에 적용되는, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
18. The method of claim 17,
The glass fibers are made by combining together multiple attenuated glass filaments to form individual fibers and further an incipient size composition is applied to the individual glass filaments before individual glass filaments are combined Applied fiberglass reinforced polymer composites.
제 17 항에 있어서,
상기 유리 섬유들의 표면들은, 개별 유리 필라멘트들이 조합된 후에 섬유 제조 중에 섬유들에 적용되는 이차 초기 사이즈 조성물의 제 2 코팅을 담지하고, 상기 이차 초기 사이즈 조성물은 부가적 고무 코어-쉘 나노입자들 및 필름 형성 폴리머를 포함하는, 파이버글라스 보강 폴리머 복합재.
18. The method of claim 17,
The surfaces of the glass fibers carry a second coating of a secondary initial size composition applied to the fibers during fiber fabrication after the individual glass filaments are combined and the secondary initial size composition comprises additional rubber core- A film-reinforced polymer composite comprising a film-forming polymer.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190020770A (en) * 2016-06-23 2019-03-04 아르끄마 프랑스 PREPARATION, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND USE THEREOF
KR20190022664A (en) * 2016-06-23 2019-03-06 아르끄마 프랑스 Compositions comprising fiber materials, multistage polymers and (meth) acrylic polymers, processes for their preparation, and uses thereof
WO2022164136A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 엘지전자 주식회사 Light-weight composite composition and method for preparing light-weight composite

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9862828B2 (en) 2014-09-23 2018-01-09 The Boeing Company Polymer nanoparticle additions for resin modification
US10808123B2 (en) 2014-09-23 2020-10-20 The Boeing Company Nanoparticles for improving the dimensional stability of resins
US10662302B2 (en) * 2014-09-23 2020-05-26 The Boeing Company Polymer nanoparticles for improved distortion capability in composites
US10472472B2 (en) 2014-09-23 2019-11-12 The Boeing Company Placement of modifier material in resin-rich pockets to mitigate microcracking in a composite structure
US10072126B2 (en) 2014-09-23 2018-09-11 The Boeing Company Soluble nanoparticles for composite performance enhancement
US9587076B2 (en) 2014-09-23 2017-03-07 The Boeing Company Polymer nanoparticles for controlling resin reaction rates
US10160840B2 (en) * 2014-09-23 2018-12-25 The Boeing Company Polymer nanoparticles for controlling permeability and fiber volume fraction in composites
US9845556B2 (en) 2014-09-23 2017-12-19 The Boeing Company Printing patterns onto composite laminates
CN105175667B (en) * 2015-09-25 2017-10-10 南京师范大学 A kind of glass fibre micro mist/Lauxite formula for mineral wool insulation material
WO2017136953A1 (en) 2016-02-10 2017-08-17 Genics Inc. Dissolvable projectiles
CA2957586C (en) * 2016-02-10 2023-11-07 Genics Inc. Dissolvable glass fibres for wood preservatives and degradable compositematerials
KR102015065B1 (en) * 2017-12-01 2019-08-27 주식회사 케이씨씨 Sizing composition and glass fiber using the same
US10597863B2 (en) 2018-01-19 2020-03-24 Resource Fiber LLC Laminated bamboo platform and concrete composite slab system
CA3036247A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-15 Hubbell Incorporated Lightweight molded cover
US11136760B2 (en) 2020-02-27 2021-10-05 Specialty Granules Investments Llc Coated roofing granules, roofing materials made therefrom and methods of preparing coated roofing granules

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08225623A (en) * 1994-12-05 1996-09-03 Rohm & Haas Co Butadiene-based impact modifier
US20050249918A1 (en) * 2004-05-07 2005-11-10 Building Materials Investment Corporation Shingle and mat tensile strength with urea formaldehyde resin modifier
JP2008516101A (en) * 2004-10-12 2008-05-15 ピーピージー インダストリーズ オハイオ, インコーポレイテッド Resin compatible yarn binders and their use
US20110197785A1 (en) * 2007-06-28 2011-08-18 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Roofing coating asphalt composition

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4785039A (en) * 1984-11-05 1988-11-15 Owens-Corning Fiberglass Corporation Glass fiber size and impregnant compositions
US5965638A (en) * 1997-09-08 1999-10-12 Elk Corporation Of Dallas Structural mat matrix
US6593255B1 (en) * 1998-03-03 2003-07-15 Ppg Industries Ohio, Inc. Impregnated glass fiber strands and products including the same
US6586353B1 (en) * 1999-11-30 2003-07-01 Elk Corp. Of Dallas Roofing underlayment
US8802232B2 (en) * 2001-06-04 2014-08-12 Ocv Intellectual Capital, Llc Powder coated roving for making structural composites
US20030152747A1 (en) * 2002-01-11 2003-08-14 The Garland Company, Inc., An Ohio Corporation Roofing materials
WO2004009507A1 (en) * 2002-07-23 2004-01-29 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass fiber sizing compositions, sized glass fibers, and polyolefin composites
US8012576B2 (en) * 2004-04-16 2011-09-06 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Roof coverings having improved tear strength
EP1860155B1 (en) * 2005-03-16 2010-08-11 Teijin Chemicals, Ltd. Resin composition
TWI432517B (en) * 2005-07-08 2014-04-01 Toray Industries Resin composition and molded article composed of the same
US7836654B2 (en) * 2005-08-05 2010-11-23 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Shingle with reinforced nail zone and method of manufacturing
US20070039703A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Lee Jerry H Wet formed mat having improved hot wet tensile strengths
FR2895398B1 (en) * 2005-12-23 2008-03-28 Saint Gobain Vetrotex GLASS YARN COATED WITH AN ENSIMAGE COMPRISING NANOPARTICLES.
US20080160281A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Vickery Eric L Sizing composition for glass fibers
CA2688340C (en) * 2007-05-24 2016-02-09 Certainteed Corporation Roofing granules with high solar reflectance, roofing products with high solar reflectance, and processes for preparing same
US8080171B2 (en) * 2007-06-01 2011-12-20 Ocv Intellectual Capital, Llc Wet-laid chopped strand fiber mat for roofing mat
US8058360B2 (en) * 2007-06-01 2011-11-15 Grupo Petrotemex, S.A. De C.V. Polyester blends exhibiting low temperature toughness
ES2382500T3 (en) * 2007-07-30 2012-06-08 Basf Se Core-wrapped polymer
US20090104425A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 Malay Nandi Fire retardant coating composition for fibrous mat
JP4996582B2 (en) * 2007-12-18 2012-08-08 ローム アンド ハース カンパニー Dispersion of crosslinked latex polymer particles and curable amino resin
US20090162609A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-25 Lee Jerry Hc Cationic fiberglass size
CA2735996A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition, prepreg and fiber-reinforced composite material
WO2010099440A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Hexion Specialty Chemicals, Inc. Compositions useful for non-cellulose fiber sizing, coating or binding compositions, and composites incorporating same
BR112012011640A2 (en) * 2009-11-18 2016-06-28 3M Innovative Properties Co methods for providing a coating for a substrate and construction article
US20120129980A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Ppg Industries Ohio, Inc. Structural adhesive compositions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08225623A (en) * 1994-12-05 1996-09-03 Rohm & Haas Co Butadiene-based impact modifier
US20050249918A1 (en) * 2004-05-07 2005-11-10 Building Materials Investment Corporation Shingle and mat tensile strength with urea formaldehyde resin modifier
JP2008516101A (en) * 2004-10-12 2008-05-15 ピーピージー インダストリーズ オハイオ, インコーポレイテッド Resin compatible yarn binders and their use
US20110197785A1 (en) * 2007-06-28 2011-08-18 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Roofing coating asphalt composition

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190020770A (en) * 2016-06-23 2019-03-04 아르끄마 프랑스 PREPARATION, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND USE THEREOF
KR20190022664A (en) * 2016-06-23 2019-03-06 아르끄마 프랑스 Compositions comprising fiber materials, multistage polymers and (meth) acrylic polymers, processes for their preparation, and uses thereof
WO2022164136A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 엘지전자 주식회사 Light-weight composite composition and method for preparing light-weight composite
KR20220109623A (en) * 2021-01-29 2022-08-05 엘지전자 주식회사 Composition of light weight composite and manufacturing method of light weight organic composite

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