KR920009554B1 - 개선된 유리섬유 텍스타일 스트랜드 - Google Patents

Abstract

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Description

개선된 유리섬유 텍스타일 스트랜드

본 발명은 개선된 유리섬유 텍스타일 스트랜드에 관한 것이다. 특히,본 발명은 통상의 전분-오일 결합제 이상으로 개선된 특징을 나타내는 전분-오일 결합제를 갖는 유리섬유 텍스타일 스트랜드에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 또한 전분-오일 결합제 성분을 이전에는 통상 사용하지 않던 양 및 비율로 사용한 개선된 전분-오일 함유 유리섬유 스트랜드에 관한 것이다.

본 출원은 1988년 7월 18일 출원된 미합중국 특허원 제 220,640호의 연속출원이다.

과거에는, 전분-오일 결합제를 텍스타일 스트랜드 형태로 강화시킨 유리섬유상에 사용하여 왔다. 따라서, 문헌[참조 : ＂The Manufacturing Technology of Continuos Glass Fibers,＂ by K.L. Lowendtein. Elsivier Publishing Company, New York, 1973, at pages 192-193]에서, 저자는 일반적으로 오늘날 텍스타일 유리섬유 스트랜드 제조시에 유리섬유 공업에서 사용되는 전형적인 전분-오일 결합제를 기술하고 있다. 로웬스타인(Lowenestein)의 상기 문헌에 기술된 것과 같은 결합제를 함유하는 스트랜드는 오랜동안 섬유공업에 사용하여 유리섬유포(fiber glass cloth)를 편직 하여 장식용 직물(fabrics)용 및 인쇄배선판 공업에 사용되는 고압 적층판내의 보강재로서 사용되어 왔다. 후자의 용도는 오늘날 유리섬유 텍스타일 스트랜드를 위한 아주 중요한 용도이다. 일반적으로, 이러한 스트랜드를 전분-오일 혼합물로 처리한 다음 건조시킴으로써 섬유상의 전분-오일 잔사를 제거하여 왔으며, 이들 스트랜드를 텍스타일사(Textile yarn)로 가연(twisting)시켜 왔다. 스트랜드를 포(cloth)로 편직한 후, 전형적으로는 가열 세정하여 사이즈제를 제거한다. 이와 같이 가열 세정하여 사이즈제를 제거함으로써, 직조공(wearer)들은 천내의 섬유를 염색하거나 또는 다른 방법으로는 피복하거나 처리하여 회로판 보강재, 장식용 직물 등과 같은 적용분야용의 직포 형태에 사용하기 위한 포를 제조할 수 있다.

최근에는, 유리섬유를 제조하는데 사용된 지금까지 일반적으로 허용되는 전분-오일 결합제가 현대의 장치내에서는 항상 적당히 작용하지 않는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 공기 분사식 직기내에서는, 예를 들면, 전분-오일 결합제를 사용함으로써 불만족한 수준의 파손된 필라멘트가 빈번히 발생한다. 그러므로, 미합중국 특허 제3,227,192호 및 제3,265,516호에 기술된 바와 같은 전분은 소정의 텍스타일 스트랜드를 가연사(twisted yarn)내에 사용하여 공기 분사식 직기내에서 씨실로서 형성시키는 경우에 상기 텍스타일 스트랜드를 구성하는 유리 필라멘트상에 항상 만족스러운 잔사를 형성시키지는 않는다. 유리섬유를 사용하는 텍스타일사 적용분야용의 비-전분 유형의 결합제를 제공하여 사(yarn)를 제공하려는 시도가 있어 왔으며, 풀리비닐피롤리돈 및 카복실화 스티렌 부타디엔 공중합체 및 폴리우레탄 중합체와 같은 필름 형성 물질이 파손된 필라멘트 수준을 만족스럽게는 전분-오일 혼합물 이상으로 중요하게 감소시키는 필름 형성제를 제공하기는 하지만 이들은 결합제 이행(migration)과 같은 다른 문제를 야기시킨다. 또한, 상기 필름 형성물질은 보통 통상의 셔틀 직기(shuttle loom)보다도 더 빠른 공기 분사식 직기내에서는 불만족스러운 것으로 밝혀졌다.

상기 언급된 적용분야에서, 유리섬유포를 전분-오일 결합제를 함유하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드로부터 직조하고, 이어서 상기 포를 사용하여 컴퓨터 산업에 이용되는 회로판 제조용의 라미네이트로 플라잉(plying)시킨다. 회로판 기술이 발달함에 따라, 궁극적인 최종 사용자, 즉, 회로판 제조자는 라미네이트를 제조하는데 사용되는 포와 관련하여 더욱 엄격한 품질을 필요로 한다. 유사하게는, 텍스타일 제조업자들이 포를 제조하기 때문에 ; 그들 제조업자들은 상기 포를 제조하는데 사용되는 텍스타일 스트랜드 공급업자에게 일정한 고질의 스트랜드를 강요하여 왔다. 감소된 파손 필라멘트와 관련된 이러한 필요조건 때문에, 유리섬유 공업에서는 통상의 결합제를 사용하는 다중 필라멘트 텍스타일 스트렌드에서 통상 발견되는 파손된 필라멘트의 수를 감소시키는 더 나은 결합제를 탐구하여 왔다. 유리섬유 텍스타일 결합제 스트랜드를 제조하는 경우에 2차적으로 동등한 중요 고려 사항은 결합제가 현대의 공기 분사식 직기내에서 효과적으로 작동하는 스트랜드를 제공해야만 한다는 것이다. 현대의 공기 분사식 직기는 통상의 구식 셔틀 직기 보다도 휠씬 더 빠르게 작동한다. 따라서, 오늘날 제조되는 텍스타일 스트랜드는 예를 들면, 고속 공기 분사식 직기를 사용하여 포를 제조하는 경우에는 직기 격납고내에 필요한 횟수로 삽입될 수 있는 능력을 가져야만 한다.

따라서, 상기 기술분야에는 스트랜드를 제조하고 끝처리 생성물을 제공하는 경우에 경험하게 되는 파손된 필라멘트 수와 관련하여 품질을 향상시키는 유리섬유 텍스타일 스트랜드를 제공해야 할 필요성이 존재한다. 또한, 현대의 고속 공기 분사식 직기에 용이하게 사용할 수 있는 전분-유형 결합제를 제공할 필요성도 존재한다. 마지막으로, 오늘날 포 제조업자들에 의해 실시되는 바와 같은 통상의 가열 세정법으로 끝처리 포생성물을 처리할 수 있는 고속 공기 분사식 직기와 관련하여 적은 파손된 필라멘트수 및 적당한 삽입횟수를 갖는 이러한 스트랜드에 대한 필요성도 존재한다.

본 발명에 따라, 적은 파손된 필라멘트, 허용가능한 고속 직기내에서의 스트랜드 삽입횟수 및 유수한 가열 세정능을 갖는 유리섬유 텍스타일 스트랜드는 적당량의 적어도 하나의 전분 및 특징 유형의 오일을 가지며 비-전분 필름 형성중합체 및 특성 유형의 양이온성 윤활제를 갖는, 수계(aqueous-based)전분-오일결합제를 스트랜드상에 위치시킴으로써 제공된다. 결합제중에 존재하는 전분 및 오일의 양은 수계 결합제의 비-수성 성분의 중량을 기준으로 각각 적어도 35%, 및 적어도 25%이다. 이러한 전분 및 오일의 양과 관련하여, 오일 대 전분의 양의 비는 적어도 0.4 이상이며, 1.5정도로 클 수도 있다. 특정 유형의 오일은 수소화 식물성 오일 및/또는 광물성 오일 및/또는 비-중합성 다가 알콜의 지방산 에스테르이다. 전분의 양은 본 발명의 텍스타일 스트랜드용의 유효량의 필름 형성제를 제공하는 것을 돕는다. 용어＂유효량＂은 개개의 유리섬유 필라멘트를 함께 적당히 결합시켜 가공시에 스트랜드 관속(bundle)의 보전성을 유지시키는데 충분한 필름을 형성제의 양을 의미한다.

비-전분 필름 성분 중합체는 전분이 섬유에 따른 각종 접촉점에서 필라멘트 또는 섬유를 함께 접착 결합시키는 그의 능력에 의해 유효량의 필름 형성제를 제공하는 것을 돕는다. 이러한 제 2필름 형성 중합체는 결합제의 비-수성 성분의 약 1내지 약 20% 범위의 양으로 존재한다. 이러한 물질은 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(비닐아세테이트), 폴리(비닐알콜)등의 단독중합체 및 공중합체이다. 제 2 필름 형성제의 양이 비-수성 성분의 5중량%를 초과하는 경우, 추가량은 비-수성 성분의 40중량% 미만은 오일 윤활제의 양을 감소시킨다.

또한, 결합제중에는 유효 윤활량의 양이온성 윤활제 및 유효 분산량 또는 유화량의 유화제도 존재한다. 양이온성 윤활제는 비록 유효 내부 윤활량 미만의 매우 소량으로 존재할 수 있을지라도 테트라에틸렌 펜타아민 및 스테아린산의 알킬 이미다졸린 반응 생성물을 제외한 것이다. 유효 내부 윤활량은 가공시에 서로에 대해 섬유의 침식을 감소시킨다. 하나 이상의 유화제의 유효량은 오일이 주위온도에서 고체인지 액체인지에 따라 수중유 분산액 또는 유제를 제공하는 양이다. 이러한 양은 상기 유화제를 섬유에 도포시켜 섬유의 스트랜드 또는 관속을 형성시키는 경우에 사용도중 텍스타일 결합제의 적당한 분산액 또는 유제를 제공해준다.

상기 언급된 양의 특정의 상술된 성분들이 존재하는 이외에도, 수계 결합제에는 '또한 유효량의 살생물제(biocide) 및 오가노알콕시실란 또는 그의 가수분해 생성물, 및 약 25중량% 이하량의 왁스가 존재할 수도 있다. 물론, 전분을 사용하여 스트랜드를 제조하고 건조후에도 전분이 스트랜드상에 잔류하기 때문에, 살생물제는 곰팡이 또는 진균류의 성장 발생을 억제하기 위한 특정 목적을 위해 존재한다. 실란은 스트랜드의 인장강도를 증가시키는데 유효한 양으로 존재하는 감마 아미노프로필트리에톡시실란 이외의 것이다. 특정량의 왁스는 전분의 양을 비-수성 성분의 35내지 65중량%까지 감소시킨다.

상술된 전분-오일 결합제는 스트랜드의 형성 및 제조도중에 섬유에 결합제를 도포시키는데 충분한 결합제의 밀도를 제공하는데 충분한 양의 물을 함유한다. 결합제를 함유한 스트랜드는, 건조시킴으로써 스트랜드의 약 0.3 내지 약 3중량% 양의 결합제 건조 잔사를 갖는 본 발명의 유리섬유 텍스타일 스트랜드를 형성하는 감소된 수분 함량을 갖는다.

수계 결합제의 건조 잔사를 갖는 본 발명의 텍스타일 스트랜드는 결합제로 처리한 섬유의 관속이다. 이들 스트랜드는 현재 시판되는 유리섬유 텍스타일 스트랜드보다 파손된 필라멘트가 90% 이하로 감소된다. 이러한 개선된 유리섬유 텍스타일 스트랜드는 또한 텍스타이 스트랜드에 대한 꼬임성, 편직성, 가열-세정성 및 슬래싱(slashing)상용성을 유지하면서 수득한다. 하기에 기술한 본 발명의 텍스타일 스트랜드에 있어서 결합제의 성분에 대한 ＂중량%:는 결합제의 비-수성 성분의 중량%를 지칭한다. 이러한 양은 비록 수계 및 비-수성 액체물질 및 고체 물질일지라도 유제 및 분산액의 고형물 함량을 포함한다. 용어 ＂중량%＂를 다른 문장에 사용할 경우에는 별도로 언급할 것이다.

본 발명에 사용되는 전분은 유리섬유와 함께 사용하는데 적합하며 유리섬유용의 사이즈제로서 사용되는 수성 화학적 처리 조성물에 유용한 것으로 당해 분야의 전문가에게 공지된 특정의 전분 또는 변성 전분, 또는 전분들의 혼합물일 수 있다. 이러한 전분의 전형적인 비제한 예는 본원에서 참조로 인용된 미합중국 특허 제 3,227,192호, 제 3,265,516호 및 제 4,002,445호에 교시된 것들이다. 본 발명을 위한 전분의 제조시에는 아밀로즈 함량이 낮은 전분을 사용하는 것이 바람직하다. 본원의 명세서 및 특허청구의 범위에 사용된 바와 같은 ＂낮은 아밀로즈 함량＂은 전분중에 약 10% 내지 약 40%, 바람직하게는 20내지 30%의 아밀로즈를 함유하는 전분 조성물을 의미한다. 본 발명의 바람직한 실시태양은 모두 낮은 아밀로즈 함량을 갖는 감자의 변성 혼합물 및 가교 결합된 옥수수 전분을 사용한다. 이러한 기준에 맞는 이들 전분은 아메리칸 메이즈 프로덕츠 캄파니(American Maize Producte Company)에서 제조한 아마이조(Amaizo)213전분 및 내쇼날 스타치 캄파니(Natiomal Starch Company)에서 제한 내쇼날(National) 1554이다. 본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 가교결합 전분 및 변성 감자 전분의 혼합물을 사용한다.

본 발명에 따라 전형적으로 사용되는 양이온성 윤활제는 린달 케미칼 캄파니(Lyndall Chemical Company)에서 상품명 캐티온 X(Cation X)로 제조 판매하는 물질과 같은 포리알킬렌 펜타아민 및 스테아린산의 알킬 아민 이미다졸린 반응 생성물 이외의 것이다. 적합한 양이온성 윤활제는 본원에서 참조로 인용된 미합중국 특허 제 3,597,265호에 기술된 분자량 약 1,200의 폴리에틸렌 아민과 C₁₂내지 C₁₈약 지방상의 혼합물과의 반응 생성물과 같은 부분적으로 이미드화된 폴리알킬렌 이민을 포함하는 아미드화 폴리아민 윤활제이다. 이들 반응 생성물은 약 300내지 약 400의 잔류 아민 값을 가지며, 그대로 또는 회석된 형태로 사용할 수 있다. 바람직하게는, 아미드화 지방산은 펠라곤산이다. 상기 언급된 물질들은 에머리 인더스트리즈(Emery Industries)(Cincinnati, Ohio, U.S.A)사에서 상품명 에머리(Emery) 6717 및 에머리 6760(이것은 6717물질의 65% 수준이다)으로 제조한다. 윤활제는 결합제의 비-수성 성분의 중량을 기준으로 1내지 약 6%, 바람직하게는 1.5 내지 4%의 양으로 사용한다. 이들 양이온성 윤활제는 섬유 사이의 내부 윤활제로서 작용하는 것으로 이론화되어 있는데, 그 이유는 그들이 유리섬유 표면상의 음전하와 결합하기 때문이다.

또한, 본 발명의 실시에서 중요하게 고려해야 할 사항은 전분 이외의 필름 형성제가 유효한 양으로 존재하며, 필수적으로 사용되는 양은 그들이 효과적으로 스트랜드를 보호하여 관속에 대한 보전성을 제공하는, 즉, 필라멘트를 스트랜드 형태로 집속시키고 스트랜드를 건조시킨 다음 가공하는 경우에 보전성을 유지시킨 후에도 관속이 그의 치밀도(compactness)를 유지하는 그러한 양이라는 것이다. 본 발명에 따라 사용되는 비-전분 또는 제 2 필름 형성제는 바람직하게는 폴리비닐피롤리돈 단독중합체(PVP)이다. 통상의 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 에폭시수지, 폴리에스테르 등과 같은 다른 필름 형성제를 사용할수 도 있다. 대용할 수 있는 PVP는 저분자량 폴리비닐 아세테이트인데, 그 이유는 그들이 유리섬유 관속의 표면상에 더 부드러운 필름을 제공하기 때문이다. 이미 언급한 바와 같이, 이러한 필름 형성제의 양은 일반적으로 하나 이상의 전분이 항상 결합제내에서 우세한 필름 형성 물질을 구성하도록 약 1내지 약 20중량%, 바람직하게는 약 3내지 15중량%의 범위이다. 상기 물질이 PVP이고 그의 양이 약 5중량% 이상인 경우, 오일윤활제의 양은 40중량%미만, 바람직하게는 35중량%미만이다. 바꾸어 말하면, PVP의 양이 5중량% 이상으로 증가하면, 동시에 오일 윤활제의 양은 40중량% 미만, 또는 35중량%미만으로 감소한다. 바람직하게는, 이러한 감소는 1 : 1을 기준으로 한다. 예를 들어, PVP를 사용하는 이러한 목적을 위한 필름 형성제의 가장 바람직한 유효량은 3 내지 8%의 범위이다. 이들과 동일한 양을 다른 필름 형성 성분 대신에 사용할 수 있다.

유용한 오일 비이온성 윤활제의 예는 수소화된 식물성 오일, 비중합체성 다가 알콜의 지방산 에스테르, 광물성 오일 및 이들의 혼합물이다. 이러한 수소화된 오일의 전형적인 예에는 목화씨 오일, 옥수수기름, 콩기름, 글리세롤트라올레에이트 등이 포함된다. 이들 물질들은 주위온도, 즉, 약 18내지 23에서 액체이거나 고체일수 있지만, 바람직하게는 실온에서 고체인 수소화 식물성 오일을 사용한다. 비이온성 윤활제의 양은 25중량%이상, 바람직하게는 27중량% 이상 내지 스트랜드 패키지로부터 스트랜드의 슬라우잉(sloughing)을 야기시키는 스트랜드의 경도를 감소시키는 양 이하량의 범위로 존재한다. 상기 스트랜드의 경도 감소 이하량은 일반적으로 결합제내의 중량을 기준으로 오일양 대 필름 형성물질의 혼합량의 2배량이다. 또한, 상기 량은 사이징된 섬유의 텍스타일사로의 가연성의 효과에 해로운 상기 언급된 양을 초과한다. 오일의 양 대 전분의 양의 비는 일반적으로 5/12 또는 0.4 이상 및 약 1.5 이하이다. 적합한 수소화된 식물오일 및 바람직한 오일은 에클립스(Eclipse)102로서 시판되는 수소화된 콩기름이다.

비-중합체성 다가 알콜의 지방산 에스테르인 오일의 적합한 예는 트리메틸올프로판 트리에스테르 또는 펜타에리트리톨 테트라에스테르인 케스코(Kessco)오일과 같은 트리올 오일이다. 트리메틸올프로판 트리에스테르의 대표적인 구조식은 다음과 같다 :

상기식에서, R은 C₇내지C₉이다.

펜타에리트리톨 테트라에스테르의 화학 구조식은 다음과 같다 :

상기식에서, R은 C₇내지 C₉이다

본 발명에 따른 분산액을 제조하는 경우, 유화제를 사용한다. 당해 분야의 전문가에서 공지된 상술된 오일의 수중유 분산액 또는 유제를 제조하기 위한 어떤 하나의 유화제 또는 유화제의 조합이 본 발명에 적합하다. 비제한적인 예는 본원에서 참조로 인용돈 미합중국 특허 제 3,227,192호, 제 4,681,805호 및 제 4,197,349호에 개시된 것들이다. 전형적인 유화제는 옥틸페녹시 폴리-(에틸렌옥시)에탄올 습윤제인 아이게팔(lgepal)CA -630과 같은 물질이다. 또다른 대표적인 적합한 물질은 옥틸 페녹시폴리에톡시 에탄올인 롬앤드 하아스 캄파니(Rohm g Haas Company)에서 제조한 트리톤(Triton)X-100이다. 이들은 단독 또는 혼합물로서 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시태양에 있어서는, Igepal CA-630 및 Triton X-100 모두의 동일 중량 혼합물을 사용한다. 사용된 유화제 또는 습윤제가 유제중에서 적합한 친수성, 친유성 평형을 이루는 한, 어떤 통상의 습윤제를 본 발명의 실시에 사용할 수 있다. 일반적으로, 각각의 유화제는, 이들의 조합을 사용하는 경우에는, 고형물의 1.8 내지 4.5 중량%로 존재한다. 경우에 따라, 사용된 유화제의 총량은 전형적으로 고형물의 3 내지 9중량%이다.

적합한 수중유 분산액 또는 유제는 일반적으로 상술한 바와 같은 하나 이상의 오일 윤활제 및 하나 이상의 유화제를 사용하여 제조한다. 결합제중에서 분산액 또는 유제의 안정성을 유지시키기 위해서는, 고형물의 중량을 기준으로 모든 전분 성분이 바람직하게는 50중량% 이하, 가장 바람직하게는 약 45중량% 이하이지만 35중량% 이상이 되도록 주의를 기울여야 한다. 유사하게는, 사용되는 오일 윤활제는 바람직하게는 오일 대 전분의 양의 비가 1미만이 되도록, 25 내지 약 40%, 가장 바람직하게는 27 내지 38% 범위의 양으로 제공한다.

전형적으로는 본 발명의 사이즈제내에 살진균제를 사용하여 아밀로즈-함유 전분 유도체를 공격하는 곰팡이(사상균)를 방제한다. 그러므로, 아미로즈 전분을 사용하는, 본 발명에 따라 사용된 어떤 결합제에 있어서, 트리부틸린 옥사이드와 같은 메탈로 유기 4급 유형의 물빌 뿐만 아니라 켐트리트, 인코포레이티드(ChemTreat, Ine.)에서 상품명Chemtreat Cl-214로 제조하는 메틸렌 -비스-티오시아네이트와 같은 물질을 사용할 수 있다. Biomet 66은 사용될 수 있는 대표적인 메탈로 함유 화합물로서 엠 앤드 티 케미칼 캄파니, 인코포레이티드(M T Chemical eo, Inc.)에서 제조한 비스(트리-n-부틸틴)옥사이드 및 n-알킬 디메틸벤질 암모늄 클로라이드이다.

또한, 본 발명에 따라, 소량의 실란을 사용할 수 있다. 감마-아미노프로필트리에톡시실란 이외의 유리섬유 사이징 기술에 사용되는 실란을 사용할 수도 있다. 따라서, 디- 및 폴리-아미노실란, 비닐실라 및 바람직한 글리시돌 프로필트리메톡시실란 등을 사용할 수 있다. 특히 바람직한 실시태양에 있어서, 유니온 카바이드(Union carbide)사에서 제조한 A-187및 다우 코닝 캄파니(Aow Corning company)에서 제조한 과 같은, 글리시드 옥시프로필 트리메톡시실란인 실란을 사용한다.

당해분야의 전문가에서 공지도니 천연 및/또는 합성왁스를 0내지 25중량%의 양으로 결합제중에 사용할 수 있다. 이러한왁스의 적합한 예는 본원에 참조로 인용된 미합중국 특허 제 4,795,678호(Girgis)에 기술된 것들이다. 상기 양기 0중량% 이상인 경우, 왁스의 양이 증가하는 동안 전분의 양이 65중량% 이하로 감소된다. 바람직하게는, 왁스가 결합제중에 존재하지 않으모로 오일 윤활제만이 단독 비이온성 윤활제로 결합제중에 존재한다.

물은 일반적으로 사이즈제중의 비수성 성분을 위한 담체이다. 사이즈재에 존재하는 물의 양은 바람직하게는 사이ㅡ제의 형성도중 유리섬유에 대한 수정 사이즈제의 도포를 용이하게 하는 양이다 수성 사이즈제의 총 고형물(비-수성)함량은 일반적으로 약 0.5 내지 약 30중량%, 바람직하게는 약 3내지 약 10중량%범위내이다. 총 고형물을 조절함으로써 사이즈제의 수준이 유리섬유에 도포하기에 허용가능해야만 한다. 예를 들면, 주로 물인 사이즈제에서, 점도는 20℃에서 약 3내지 약 60cp이다. 중점제를 사용하여 사이즈제의 점도를 증가시킬 수도 있지만, 일반적으로는 20℃에서의 점도가 100cp이상인 경우에는 사이즈제를 유리섬유 제조시에 유리섬유에 도포하기가 어렵다.

일반적으로, 결합제는 성분들을 동시에 또는 연속적으로 부가하여 수성 결합제를 형성시킴으로써 제조한다. 바람직한 부가순서는 전분 또는 전분 블랜드, 유제 형태의 오일 윤활제 또는 오일 윤활제의 블렌드, 비-전분 필름 형성 중합체, 양이온성 윤활제, 오가노 알콕시실란, 살진균제, 및 결합제를 위한 목적하는 부피 및 고형물 수준을 달성하기 위하여 상기 개개 성분과 함께 이미 부가하지 않은 나머지의 물의 순서이다.

수성 결합제는 바람직하게는 제조시에 당해 분야의 전문가에게 공지된 특정의 방법으로 유리섬유에 도포한다. 결합제를 섬유에 도포한 결과, 점화-손실량(LoI, loss on ignition)을 기준으로 약 0.5 내지 약 3중량%의 결합제, 바람직하게는 약 0.8 내지 1.4중량%의 결합제를 갖는 섬유의 스트랜드가 생성된다. LOI 시험법은 유리섬유상의 결합제의 양을 측정하는데 널리 공지된 기술이다. 상기 방법은 유리섬유를 피복제 또는 결합제와 함께 계량한 다음 유리섬유 스트랜드를 태워 결합제를 제거하여 결합제를 함유하지 않는 스트랜드의 중량을 측정하는 것을 포함한다. 유리섬유는 특정의 유리 조성을 가질 수 있으며, 당해 분야의 전문가에게 공지된 직경의 섬유를 형성시킬수 있다. 예를 들어, 적합한 조성물은 ＂621-글래스(621-glass)＂ 및 ＂E-글래스＂유리 조성물, 및 이들보다 낮거나 없는 붕소 및/또는 불소 유도체를 포함한다.

필라멘트 또는 섬유 직경은 일반적으로 베타 섬유 내지 섬유의 관속을 가연 시킬수 있는 큰 직경을 갖는 섬유와 같은 약 3 내지 약 30μ의 범위이다. 유리섬유 자체는 당해 분야의 전문가에게 공지된 방법에 의해 직접 또는 간접 용융 공정에 의해 가공한 다음 부싱(bushing)내의 오리피스를 통해 섬유를 형성시킴으로써 제조할수 있다. 바람직하게는, 물 분무법을 사용하여 섬유를 냉각시키고, 바람직하게는 그들이 부싱으로부터 가늘게 되고 물 분무에 의해 냉각된 바로 직후에 섬유를 수성 결합제로 처리한다. 섬유를 권취기(winder)를 사용하여 부싱으로부터 연신시키고 결합제를 도포한 후, 섬유를 하나 이상의 스트랜드로 모은 다음 권취기상에서 환상 패키지로 권취시킬 수 있다. 다층 패키지내의 결합제를 함유하는 유리섬유 스트랜드를 건조시켜 패키지내의 수분 함량을 일반적으로는 패키지의 약 1내지 15중량%로 감소시킨다. 수분을 감소시키는 방법은 일반적으로 통상의 온도 및 시간에서 오븐내에서 패키지를 건조시키거나, 또는 통상의 기간동안 공기건조시킴을 포함한다. 또 다른 건조 방법은 습도 및 온도-조절된 환경하에 스트랜드가 감겨진 지관(paper tude)을 위치시키고 이것을 8시간동안 조절시킴을 포함한다. 스트랜드를 가연(twistimg)시키고 보빈(bobbin)상에서 권취시킨다. 가연시키는 도중에 조절하고 공기 건조시킴으로써 하나의 스트랜드를 형성한 필라멘트의 표면상에 결합제의 건조 잔사를 제공한다.

본 발명의 결합제를 갖는 유리섬유의 가연성 스트랜드는 당해 분야의 전문가에서 공지된 유리섬유 가연기술을 사용하여 가연시킬수 있다. 예를 들면, 당해 분야의 전문가에게 공지된 가연 유리섬유용의 트위스트프레임(twist frame)이 본 발명의 유리섬유의 가연시에 유용한다. 일반적으로, 가연공정은 스트랜드 또는 사가 공급되는 속도보다 더 빠른 속도로 스트랜드 또는 사를 보빈상에서 권취시킬수 있는 속도로 회전하는 스핀들상에 위치된 보빈에 스트랜드 또는 사를 조절된 속도로 공급하여 수행한다. 일반적으로, 스트랜드를 링위에 놓인 이동식 아이(travelling eye)를 통해 공급하여 보빈상의 섬유의 배치상태 및 보빈상의 섬유층의 패킹상태를 조절한다. 링은 트위스트 프레임상에 설치된 상태에서 보빈의 실제 길이의 위 아래로 이동한다. 일반적으로 꼬임의 수준은 약 0.5 내지 약 3회전/in의 범위이다. 가연성 스트랜드는 가연시킬 필요가 있는데, 그러기 위해서는 스트랜드가 심한 가연에 견딜 수 있고 개개의 필라멘트가 관속 또는 스트랜드내에서 자유롭게 이동할수 있도록 충분히 유연해야만 한다. 보빈상에 존재하는 가연 스트랜드 또는 사는 직포 및 부직포, 편성물 및 /또는 브레이드 생성물, 및 각종 테이프 제품 및 복합체용의 보강재의 제조시에 유용하다. 직포는 당해분야의 전문가에게 공지된 통상의 셔틀 직기, 공기 분사식 직기, 레피어 직기 또는 셔틀이 없는 편직기를 사용하여 제조할수 있다.

본 발명을 더욱 완벽하게 이해하기 위하여, 하기 실시예를 참조로 본 발명에 따른 스트랜드를 제조하는데 사용된 결합제의 제조방법을 예시한다. Kessco 887 대신에 더키 인더스트리얼 푸즈 인코포레이티드(Durkee Industrial Foods, Inc.)(Cleveland,Ohio)사의 Eclipde 102를 사용한 실시예 1이 본 발명의 가장 바람직한 실시 태양이다.

[실시예 1]

전분 결합제 분산액 5갈론을 하기 방법으로 제조한다. 슬러리 탱크에 물 6,650g National 1554전분 247g 및 Amaizo 213전분 247g을 부가한다. 이어서 성분들을 제트쿠커중 225℉/5°에서 분당 1.95갈론의 순환 속도로 약 1분동안 쿠킹한다. 이어서 쿠킹된 전분을 주 혼합 탱크로 펌핑한다. 에펜바하(Eppenbach)혼합탱크에 Kessco 887합성 오일 393g, Triton X -100 39.5g 및 CA-630 39.5g을 가한다. 에펜바하(Eppenbach) 혼합기를 가동시켜 내용물을 140℉/5°로 가열한다. 모든 성분들을 완전히 혼합하고 140 내지 160℉의 뜨거운 물 944g을 혼합물이 백색으로 변하여 전화될 때까지 서서히 가한 다음, 나머지의 물을 가한다. 이어서 생성된 혼합물을 주 혼합 탱크로 이송한다.

별도의 혼합 탱크에 뜨거운 물 615g을 가하고, 여기에 PVP K-30, 즉, 폴리비닐 피롤리돈 필름 형성제 (GAF케미칼 코포레이션에서 제조) 54.9g을 가한다. PVP K-30이 용해되어 용액이 등명해질때까지 격렬하게 교반하면서 PVP K-30을 물에 분산시킨다. 이어서 생성된 액체를 주 혼합 탱크로 이송한다. 또 다른 혼합 탱크에 몰 500g을 넣고, 여기에 빙초산 2.7g을 서서힌 교반하면서 가한다. 여기에 Z-6040 54.9g을 가하고, 혼합물을 용액이 등명해질때까지 서서히 교반하면서 가한다. 이어서 이 혼합물을 주 혼합탱크로 이송한다. 또 다른 별도의 혼합 탱크에 물 188g을 넣고 Emerg 6717 22g을 뜨거운 물에 용해시킨다. 완전히 용해되었을 때 생성된 물질을 주 혼합 탱크로 이송한다. 이어서 주 혼합 탱크 중의 모든 성분들을 대략 145℉/5°의 온도에서 최종 부피가 5갈론이 되도록 물로 회석한다.

통상의 유리섬유 형성 장치를 이용하여, 상기 언급된 바와 같이 제조한 결합제를 적절한 배관을 통해 주혼합 탱크로부터 유리섬유 형성 부싱이 위치한 유리섬유 형성 수준까지 펌핑한다. 이용된 부싱은 그의 하부에 배수통이 있는 벨트 어플리케이터가 위치된 800팁 2G-75부싱이다. 고무 벨트는 어플리 케이터 표면에 사용된 결합제 물질을 픽업하기 위해 어플케이터중의 배수통을 통과시키는 롤러에 부착되어 있다. 이어서 800팁 부싱으로부터 연신된 유리섬유 또는 필라멘트가 고무 벨트 어플리케이터의 표면위로 접촉하면서 통과하며, 필라멘트가 벨트상에서 연신됨에 따라 벨트 표면상의 결합제가 필라멘트에 도포된다. 이어서, 필라멘트들을 집속기에서 스트랜드 형태로 집속시켜 고속 권취기의 표면위에 위치한 관상 슬리브상에 감는다. 이어서 스트랜드가 감겨진 관상 슬리브를 습도 및 온도가 조절된 환경에 저장하여 8시간동안 조절하나. 이어서 생성된 스트랜드들을 가연시킨 다음, 통상의 가연 장치를 이용하여 보빈에 감는다. 가연전 및 도중에 결합제의 건조 잔사가 섬유의 표면에 남겨진다. 형성된 유리서유 스트랜드상의 건조 잔사의 양은 스트랜드의 1.03중량%이었다. 이어서, 이렇게 제조된 스트랜드를 미합중국 특허 제 4,610,789호에 기술된 유형의 파손 필라멘트 검출기를 이용하여 파손된 필라멘트에 대해 평가하며, 100야드당 파손된 필라멘트 수를 측정한다. 시행결과를 표4의 컬럼 1에 내타내었다.

[실시예 2]

실시예 1에 기술된 것과 동일한 결합제 제형을 제형화시켜 실시예 1에서 이용된 것과 동일한 형성위치를 이용하여 유리섬유 스트랜드에 도포한다. 형성된 스트랜드를 실시예 1에서 처럼 건조시킨다. 끝처리된 스트랜드상의 LOI는 0.93%이었다. 실시예 1에서와 유사한 끝처리된 스트랜드를 동일한 파손 필라멘트 검출기에 노출시켜 파손된 필라멘트수를 계산한다. 그 결과를 하기 표 1의 컬럼 2에 나타내었다.

[실시예 3]

실시예 1에 기술된 것과 동일한 결합제 제형을 제조한다. 생성된 결합제를 실시예 1에 기술된 것과 동일 한 방법으로 유리섬유 스트랜드에 도포하고, 스트랜드를 실시예 1에서 같이 건조시킨다. 생성된 스트랜드의 LOI는 0.99%였다. 이 스트랜드를 실시예 1에서와 동일한 파손 필라멘트 검출기로 처리하여 100야드당 파손된 필라멘트 수를 측정한다. 그 결과를 하기 표 1의 컬럼 3에 나타냈다.

5개의 추가의 결합제를 제조한 다음 유리 섬유에 도포하여 본 발명의 유리 섬유 텍스타일사 또는 스트랜드를 제조한다. 제조 방법은 추가 실시예의 경우 표 1에 기술된 성분들에 대한 실시예 1 내지 3의 방법과 유사하며, 텍슨타일 스트랜드의 형성방법도 또한 실시예 1내지 3에서와 유사하다. 표 1은 성분들을 고형물(비-수성성분)중량%를 기준으로 하여 나타낸 것이며, 파손된 필라멘트 시험 및 편직성의 결과를 나타낸다. 편직성을 나타낸 행중의 화살표는 고등급 값 ＂A＂ 내지 저등급 값 ＂C＂의 편직성의 범위를 나타낸다. 표 1에서의 용어 ＂BP＂는 파손된 필라멘트를 의미한다.

[표 1]

수성 결합제

a 1.40, 097 및 1.19의 3개 값의 평균

b 하나의 샘플이 한 유형이 직기상에서 편직되는 것이 아니라 반복 샘플이 편직된다.

본 명세서에서 참고로 인용된 로웬스타인의 문헌에 기술된 것과 유사한 통상의 수소화 식물성 오일-전분 결합체의 건조된 잔사를 갖는 스트랜드를 대조물로서 이용한다. 대조물의 파손된 필라멘트 수준은 실시예 1내지 8에서 이용된 것과 동일한 스트랜드를 대조물로서 이용한다. 대조물의 파손된 필라멘트 수준은 실시예 1 내지 8에서 이용된 것과 동일한 검출기롤 측정한다. 대조물 스트랜드는 실시예 1내지 8을 시행하는데 이용된 것과 동일한 부싱으로부터 제조하며, 이 대조물을 사용하여 검출한 파손 필라멘트의 평균은 1000야드당 5.76이었다.

본 명세서의 실시예 1내지 8에서 제조된 스트랜드상의 파손된 필라멘트 수준에 대한 시험 이외에도, 스트랜드들을 다양한 편직기를 이용하여 제직성에 대해 시험한다. 이들 실시예에 의해 제조된 스트랜드들에 대한 삽입 횟수는 공기 분사식 직기를 가동시키는 경우에 허용될수 있는 것으로 확인되었다. 실시예 1 내지 8에서 제조된 스트랜드 및 대조물의 이행성 프로필을 비교한 결과, 실시예 1 내지 8의 전분 - 오일 결합체의 결합제 이행성은 대조물의 이행성과 비교될만한 것으로 확인되었다. 마지막으로, 실시예 1 내지 8에 따라 제조된 사를 사용한 실험은 이들 사가 허용가능한 가열 세정 특성을 가짐을 보여준다.

본 발명을 특징 실시예를 참조로 하여 기술하고 실시태양들로 예시하였지만, 첨부된 특허청구 범위에서 나타나는 바와 같이 가능한한 이것으로 제한하고자 하는 것이 아니다.

Claims (20)

1. a) 주요 필름 형성 물질로서 존재하는 결합제의 비-수성 성분의 적어도35중량%에 해당하는 양의 적어도 하나의 전분: b) 결합제의 비-수성 성분의 적어도 25중량%에 해당하는 양의; 수소화 식물성 오일, 비-중합체성 다가 알콜의 지방산 에스테르, 광물성 오일 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 오일(전분에 대한 오일의 비율은 5/12(0.4) 내지1.5이다); c)오일의 수중유 유제를 형성시키기에 효과적인 양의 적어도 하나의 오일용 유화제; d) 결합제의 수성-성분의 1내지 약 20중량%에 이르는 양으로 존재하는, 전분이 아니며 관속에 통합성을 제공하는 제2필름 형성제(5중량% 이상으로 존재하는 경우, 40중량%의 양으로부터 존재하는 오일의 양에서 부수적인 감소가 수반된다); e)내부 윤활 유효량으로 존재하는 테트라에틸렌 펜타민과 스테아르산의 알킬 이미다졸린 반응 생성물이 아닌 양이온성 윤활제; 및 f)수성 결합제의 약 1 내지 약 30중량%의 범위로 총 비-수성 성분을 갖는 결합제의 적용에 유효한 양의 물(결합제에는 테트라에틸렌 펜타민과 스테아르산의 알킬 이미다졸린 반응 생성물 및 감마 아미노프로필 트리에톡시실란이 본질적으로 존재하지 않으며, 점화 손실시 관속상의 결합제 잔사는 약 0.9 내지 약 3중량%의 범위이다)를 포함하는 섬유의 표면상에 건조된 결합제 잔사를 갖는, 다수의 유리섬유를 관속 형태로 포함하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
2. 제1항에 있어서, 비-중합체성 다가 알콜의 지방산 에스테르가 트리올 에스테르이며, 전분 함량이 비-수성 성분의 50중량%미만인 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
3. 제1항에 있어서, 비-중합체성 다가 알콜의 지방산 에스테르가 카프릴산,펠라곤산 또는 카프르산의 트리에스테르 또는 테트라에스테르로 구성된 그룹으로부터 선택되며, 다가 알콜이 트리메틸롤프로판 및 펜타에리트리톨로 구성된 그룹으로부터 선택되는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
4. 제1항에 있어서, 제2필름 형성제가 폴리비닐피롤리돈,폴리비닐알콜,폴리비닐아세테이트 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되며, 비-수성 성분의 3이상 약 15중량%범위의 양으로 존재하고,5중량%를 초과하여 존재하는 경우 존재하는 오일의 양은 35중량%미만이며, 제2필름 형성체의 양을 5중량%이상으로 증가시키는 경우, 오일의 양이 35중량%로부터 부수적으로 감소되는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
5. 제1항에 있어서, 오일이 비-수성 성분의 27 내지 35중량%의 양으로 존재하고, 전분이 비-수성 성분의 40 내지 50중량%의 양으로 존재하며, 전분에 대한 오일의 비율이 0.4 내지 1미만인 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
6. 제1항에 있어서, 두가지 전분 필름 형성제가 약 1:1의 비율로 존재하여 비-수성 성분의 적어도 35중량%에 이르는 범위의 양을 차지하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
7. 제1항에 있어서, 두가지 오일 유화제의 비-수성 성분의 중량% 비율이 약 1:1 범위의 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
8. 제1항에 있어서, 양이온성 윤활제가 탄소수 2내지 18의 지방산의 혼합물과 분자량 약 1200의 폴리에틸렌이민과의 반응 생성물을 포함하며, 반응 생성물의 잔기 아민기가 약 300 내지 400인 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
9. 제1항에 있어서, 유기 작용성 알콕시실란 또는 그의 가수분해 생성물을 비-수성 성분의 약 1내지 7중량%범위의 양으로 포함하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
10. 제1항에 있어서, 실란이 비닐오가노알콕시실란 및 그의 가수분해 생성물 및 글리시독시오가노알콕시실란 및 그의 가수분해 생성물로 구성된 그룹으로부터 선택된 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
11. 제1항에 있어서, 수소화 식물성 오일의 약 18 내지 24에서 고체인 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
12. 제1항에 있어서, 비-수성 성분의 25중량% 이하의 양으로 왁스를 함유하며, 왁스가 존재함으로써 존재하는 전분의 양이 65중량% 미만으로, 그러나 적어도 35중량% 내지 65중량%의 양으로 부수적으로 감소되는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
13. 제1항에 있어서, 오일이 결합제의 비-수성 성분의 적어도 27중량%의 양으로 존재하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
14. 제1항에 있어서, 결합제가 또한 유효량의 적어도 하나의 살생물제를 포함하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
15. a) 합한 양이 주요 필름 형성 물질로서 존재하는 결합제의 비-수성 성분의 적어도 35중량%에 해당하는, 약 1 : 1로 존재하는 두가지 전분 ; b) 결합제의 비-수성 성분의 적어도 27내지 40중량%에 해당하는 양의 수소화 식물성 오일, 비-중합체성 다가 알콜의 지방산 에스테르, 광물성 오일 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 오일(전분에 대한 오일의 비율은 5/12(0.4) 내지 1.5이다) ; c)오일의 수중유유제를 형성시키기에 효과적인 양의 두가지 오일용 유화제 ; d) 결합제의 비-수성 성분의 1 내지 약 15중량%에 이르는 양으로 존재하는, 관속에 통합성을 제공하며 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 제 2 필름 형성제 (5중량% 이상으로 존재하는 경우, 35중량%의 양으로부터 존재하는 오일의 양에서 부수적인 감소가 수반된다) : e) 비-수성 성분의 약 0.5 내지 약 5중량%인 윤활 유효량으로 존재하는, 탄소수 2내지 18의 지방산의 혼합물과 분자량 약 1200의 폴리에틸렌이민의 반응생성물(반응 생성물의 잔기 아민기는 약 300 내지 400이다)인 양이온성 윤활제; f) 비-수성 성분의 약 1내지 7중량%의 양으로 존재하는, 감마 아미노프로필트리에톡시실란이 아닌 유기 작용성 알콕시실란 또는 그의 가수분해 생성물; 및 g)수성 결합제의 약 1내지 약 30중량%의 범위로 총 비-수성 성분을 갖는 결합제의 적용에 유효한 양의 물(결합제에는 테트라에틸렌 펜타민과 스테아르산의 알킬 이마다졸린 반응 생성물 및 감마아미노 프로필 트리에톡시실란이 본질적으로 존재하지 않으며, 점화 손실이 관측상의 결합제 잔사는 약 0.9 내지 약 3중량%의 범위이다)를 포함하는 섬유의 표면상에 건조된 결합제 잔사를 갖는, 다수의 유리섬유를 관속 형태로 포함하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
16. 제15항에 있어서, 점화손실이 0.9내지 2중량%의 건조 잔사가, 비-수성 성분 함량을 기초로 하여 두가지 전분의 혼합물 45중량% ; 고상 수소화 식물성 오일, 카프릴산, 펠라곤산 또는 카프르산의 트리에스테르 또는 테트라에스테르로 구성된 그룹으로부터 선택된 비-중합체성 다가 알콜(이는 트리메틸롤프로판 및 펜타 에리트리톨로 구성된 그룹으로부터 선택된다)의 지방산 에스테르로 구성된 그룹으로부터 선택된 오일 35.8중량% ;유화제 7.2중량% ; 폴리(비닐 피롤리돈)필름 형성제 5중량% : 테트라에틸렌 펜타민과 스테아르산의 알킬 이미다졸린 반응 생성물이 아닌 양이온성 윤활제 2중량% ; 및 감마 아미노프로필트리에톡시실란이 아닌 유기 작용성 알콕시실란 또는 그의 가수분해 생성물 5중량%를 함유하는 수성 분산액으로부터 유래된 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
17. 제15항에 있어서, 비-수성 성분의 25중량%이하의 양으로 왁스를 함유하며, 왁스가 존재함으로써 존재하는 전분의 양이 65중량%미만으로, 그러나 적어도 35중량% 내지 65중량%의 양으로 부수적으로 감소되는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
18. 제15항에 있어서, 결합제가 또한 유효량의 적어도 하나의 살생물제를 포함하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
19. 추가로 유효량의 내부 윤활제, 살생물체 및 유화제를 함유하는 전분-오일 텍스타일 결합제의 건조 잔사를 표면상에 갖는 유리섬유 스트랜드에 있어서, 잔사에 유효량의 전분이 아닌 필름 형성제를 제공하고, 오일 성분으로서 트리메틸롤프로판 트리에스테르 및 펜타에리트리톨 테트라에스테르 및그의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 합성 오일을 제공하며, 결합제중 비-수성 성분을 기초로 50중량%미만의 양의 전분을 제공함을 개선점으로 하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.
20. 제19항에 있어서, 결합제가 또한 유효량의 적어도 하나의 살생물제를 포함하는 유리섬유 텍스타일 스트랜드.