TWI389859B - 玻璃纖維上漿組合物及經上漿之玻璃纖維產品 - Google Patents

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Description

玻璃纖維上漿組合物及經上漿之玻璃纖維產品
本發明係關於玻璃纖維上漿組合物及包含複數個至少部分經上漿組合物塗佈之玻璃纖維之纖維玻璃絲束。
諸如玻璃纖維之玻璃型表面存在各種化學處理方法以輔助其可加工性及應用性。在將所形成之長絲共同集束之前，將塗料組合物及上漿組合物塗佈於個別長絲之至少一部分表面以保護其不受磨損並參與加工。如本文所用，術語"上漿組合物"、"上漿"、"黏合劑組合物"、"黏合劑"或"漿料"係指在形成長絲之後立即塗佈於其上之塗料組合物。上漿組合物可在後續加工步驟中始終提供保護，例如在下列步驟中纖維均經過接觸點：將纖維及絲束捲繞至成形封裝上；乾燥水基或溶劑基上漿組合物以移除水或溶劑；自封裝撚回至線軸；倒軸以將紗線置於通常在織物中用作經紗之極大封裝上；在濕式或乾式條件下切斷；粗紡成大束或絲束群；退卷以用於強化、編織及其它後續過程。
此外，上漿組合物可在置於纖維上時擔當雙重任務，其在纖維加強型塑膠之產生或其它材料之加強中強化聚合基質。在聚合基質之加強過程中，該上漿組合物可提供保護且亦可提供纖維與基質聚合物或樹脂間之相容性。舉例而言，呈編織物與非編織物及氈及粗紗與切股形式之玻璃纖維已與諸如熱固性及熱塑性樹脂之樹脂共同用於樹脂之浸漬、封裝或強化。在該等應用中，需要使表面與聚合樹脂間之相容性最大化，同時亦改良可加工性及可製造性之簡易性。
玻璃纖維在經上漿組合物塗佈之後及用於強化之前有時係經額外組合物塗佈。例如，有時以諸如聚氯乙烯(PVC)之乙烯基加成聚合物來塗佈玻璃纖維以保護該等玻璃纖維。例如，玻璃纖維可用於強化膠結材料。然而，特定玻璃纖維(例如E－玻璃纖維)可在膠結材料之鹼性環境中退化。因此，可以PVC來塗佈玻璃纖維以使可因與鹼性膠結材料反應而產生之損壞最小化。
在將第二塗料(諸如PVC)塗佈於玻璃纖維時，上漿組合物可提供纖維與該第二塗料間之相容性。上漿組合物亦可為該等玻璃纖維提供強度。因此，玻璃纖維上漿組合物之選擇對於該等玻璃纖維之效能具重要性。
如上所述，玻璃纖維可用於強化膠結材料。該產品之實例為"水泥板"，其中纖維玻璃絲束之編織網線係用於強化膠結材料。在該等產品中，纖維玻璃絲束在置於膠結材料中之前至少部分經PVC塑膠溶膠塗佈。水泥板可以多種方式來使用，然而常用作瓷磚或浴室設備之墊板。
水泥板中所用纖維玻璃絲束之重要特性係抗張強度。如本文關於纖維玻璃絲束(無論是否經PVC塗佈)所用，"抗張強度"係指擊碎該絲束所需之力量。
需要提供具有多種所需特性之經上漿組合物塗佈之纖維玻璃產品，該等特性包括與PVC或其它第二塗料之相容性、所需抗張強度、經PVC或另一第二塗料塗佈時所需之強度、用於強化膠結材料時所需之強度及/或其它特性。
本發明之實施例係關於玻璃纖維上漿組合物、纖維玻璃絲束、纖維玻璃絲束之網線及織物與經纖維玻璃絲束強化之水泥板。
在一實施例中，上漿組合物包含澱粉、非離子潤滑劑及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷。
在另一實施例中，上漿組合物包含澱粉與包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷，該矽烷之量以總固體計佔該上漿組合物之約2.5重量百分比以上。
在另一實施例中，上漿組合物包含：澱粉，其量以總固體計佔該上漿組合物之約三十五重量百分比以上；石蠟，其量以總固體計佔該上漿組合物之約二十重量百分比以上；油，其量以總固體計佔該上漿組合物之約五重量百分比以上；及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷，其量以總固體計佔該上漿組合物之約八重量百分比以上。
適用於本發明實施例之包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷可進一步以多種方式表徵。在一些實施例中，該矽烷可包含至少一苄基或至少一苯基。在一些實施例中，該矽烷可具有末端不飽和性。在一些實施例中，該矽烷可包含至少一第一胺或第二胺且可進一步包含額外第一胺、額外第二胺及/或第三胺。在一些實施例中，該矽烷可包含兩種或兩種以上胺。在一些實施例中，該矽烷可包含兩種或兩種以上第二胺。在一些實施例中，該矽烷可包含苄基胺或苯基胺。舉例而言，該矽烷在一些實施例中可包含苄基胺基或苯基胺基。在一些實施例中，包含苄基胺基或苯基胺基之矽烷可進一步包含末端不飽和性。在一些實施例中，該矽烷可包含苄基胺基或苯基胺基。在一些實施例中，包含苄基胺基或苯基胺基之矽烷可進一步包含末端不飽和性。
本發明上漿組合物之一些實施例可包含一或多種非離子潤滑劑。在一些包含兩種或兩種以上潤滑劑之實施例中，第一非離子潤滑劑可包含蠟且第二非離子潤滑劑可包含油。
本發明上漿組合物之一些實施例可進一步包含其它組份，該等組份包括(但不限於)乳化劑、非澱粉成膜劑、陽離子潤滑劑、消泡劑、抗靜電劑、殺生物劑及其它物質與該等組份之各種組合。
纖維玻璃絲束之實施例可包含至少部分經本發明上漿組合物之實施例塗佈之至少一玻璃纖維。纖維玻璃絲束之實施例可具有使該等纖維玻璃絲束為特定過程、應用及/或最終用途所需之抗張強度。
本發明之下列實施方式將更詳細描述本發明之該等及其它實施例。
為達成該說明書之目的，應瞭解除非另有說明，否則本說明書中所用之所有定量表現成分、反應條件等之數目在所有情形下均應由術語"約"來修正。因此，除非指出相反情形，否則以下說明中所陳述之數值參數應為近似值，其可視本發明設法獲得之所需特性而變化。最低限度地且試圖不限制與任何可歸納於主張本申請案優先權的申請案中之申請專利範圍等效之學說的應用，各數值參數至少應根據所報導有效數位之數字並藉由應用普通舍入技術來解釋。
雖然在本發明寬範疇內陳述之數值範圍及參數為近似值，但在特定實例中所陳述之數值應盡可能精確地報導。然而，任何數值本質上均含有必定自其各自測試量測中發現之標準偏差所引起的特定誤差。此外，本文揭示之所有範圍均應理解為涵蓋其中所含之任何及所有子範圍。舉例而言，"1至10"之規定範圍應認為包括最小值1與最大值10之間(且包括1及10)的任何及所有子範圍；即自最小值1或1以上(例如1至6.1)開始且以最大值10或10以下(例如5.5至10)終止之所有子範圍。另外，任何指明"併入本文"之文獻均應理解為全文併入。
應進一步指出，如本說明書所用，除非明顯且明確地限制為一指示物，否則單數形式"一"及"該"包括複數個指示物。
此外，當在申請專利範圍中使用與組份、材料或組合物之量有關的短語"高達"時，應瞭解該組份、材料或組合物係以至少可偵測之量存在(如可測定其存在)且可存在高達並包括特定量。
本發明係關於新穎纖維玻璃上漿組合物。如本文所用，術語"上漿組合物"係指成形後立即塗佈至纖維玻璃長絲之塗料組合物且可與術語"黏合劑組合物"、"黏合劑"、"上漿"及"漿料"交替使用。本文所述之上漿組合物通常係關於水性上漿組合物。在非限制性實施例中，該等上漿組合物適用於欲至少部分經聚氯乙烯(PVC)塗佈之纖維玻璃。在非限制性實施例中，該等上漿組合物適用於欲至少部分經聚氯乙烯(PVC)塗佈之纖維玻璃以用於水泥板應用。本發明之其它非限制性實施例係關於經該等上漿組合物塗佈之纖維玻璃絲束。本發明之其它非限制性實施例係關於併入纖維玻璃絲束之產品。
本發明大體而言將在文中討論其在玻璃纖維之產生、組裝及應用中之用途。然而，熟習此項技術者應瞭解本發明可適用於其它紡織品材料之加工。
熟習此項技術者應認識到，在大量玻璃纖維之產生、組裝及應用中可實施本發明。適用於本發明之玻璃纖維之非限制性實例可包括自諸如"E－玻璃"、"A－玻璃"、"C－玻璃"、"S－玻璃"、"ECR－玻璃"(耐蝕玻璃)之纖維化玻璃組合物及其無氟及/或無硼衍生物製備之彼等玻璃纖維。玻璃纖維之典型調配物係揭示於K.Loewenstein之The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres(第3版，1993年)中。本發明特定言之適用於自E－玻璃組合物製備之玻璃纖維之產生、組裝及應用。
本發明纖維玻璃絲束之實施例可具有若干所需特性。舉例而言，纖維玻璃絲束之實施例可至少部分經上漿組合物塗佈，該組合物使得至少部分經塗佈之纖維玻璃絲束與聚氯乙烯及其它乙烯基加成聚合物相容，並呈現所需乙烯基相容性、所需抗張強度(經塗佈及未經塗佈)及所需抗鹼性與其它特性。特殊特性之所需水平可取決於應用或最終用途。例如，在由纖維玻璃絲束來強化另一材料之應用中可需要相對高抗張強度。
本發明之實施例提供具有使纖維玻璃絲束適於特定過程、應用及/或最終用途之抗張強度之纖維玻璃絲束。在本發明之一實施例中，纖維玻璃絲束包含至少部分經本發明上漿組合物塗佈之至少一玻璃纖維。
本發明纖維玻璃絲束之實施例可具有可適於特定過程、應用及/或最終用途之未經塗佈抗張強度。如本文所用，"未經塗佈抗張強度"係指在以上漿組合物至少部分地塗佈絲束中之至少一玻璃纖維之後，但在塗佈第二塗料組合物之前，該絲束之抗張強度。如本文所用，術語"第二塗料組合物"係指在已塗佈初始上漿組合物之後且在該初始上漿組合物已乾燥之後第二次塗佈之組合物。第二塗料組合物之應用可存在多種原因，其包括增加絲束之抗張強度。第二塗料組合物之實例包括乙烯基加成聚合物，諸如PVC、PVC塑膠溶膠及PVC熱塑性化合物。
本發明中所引用之所有未經塗佈抗張強度均應理解為使用ASTM International of West Conshohocken,Pennsylvania出版之標準D2256－02所量測之纖維玻璃絲束抗張強度，該文獻係以引用的方式併入本文中。ASTM D2256－02之標題為"Standard Test Method for Tensile Properties of Yarns by the Single－Strand Method"且可自ASTM International定購。
在本發明之實施例中，纖維玻璃絲束可具有如根據ASTM D2256－02所量測之約為九磅或九磅以上之未經塗佈抗張強度。在一些實施例中，該纖維玻璃絲束可具有如根據ASTM D2256－02所量測之約為十磅或十磅以上之未經塗佈抗張強度。在一些實施例中，該纖維玻璃絲束可具有如根據ASTM D2256－02所量測之約為十一磅或十一磅以上之未經塗佈抗張強度。
在一實施例中，本發明之上漿組合物可包含澱粉、非離子潤滑劑及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之偶合劑。在一些實施例中，該偶合劑可包含包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷。
在另一實施例中，上漿組合物可包含澱粉及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷，該矽烷之量以總固體計佔該上漿組合物之約2.5重量百分比以上。
適用於本發明實施例之包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷可進一步以多種方式表徵。在一些實施例中，該矽烷可包含至少一苄基或至少一苯基。在一些實施例中，該矽烷可具有末端不飽和性。在一些實施例中，該矽烷可包含至少一第一胺或第二胺且可進一步包含額外第一胺、額外第二胺及/或第三胺。在一些實施例中，該矽烷可包含兩種或兩種以上胺。在一些實施例中，該矽烷可包含兩種或兩種以上第二胺。
在一些實施例中，該矽烷可包含苄基胺或苯基胺。例如，該矽烷可包含苄基胺基或苯基胺基。在一些實施例中，包含苄基胺基或苯基胺基之矽烷可進一步包含末端不飽和性。在進一步實施例中，包含苄基胺基及末端不飽和性之矽烷可包含正2－(乙烯基苄基胺基)－乙基－3－胺基丙基三甲氧基矽烷。
在一些實施例中，以總固體計，該偶合劑在一些實施例中可佔該上漿組合物之2.5重量百分比以上。在一些實施例中，以總固體計，該偶合劑可佔該上漿組合物之五(5)重量百分比以上。在一些實施例中，以總固體計，該偶合劑可佔該上漿組合物之八(8)重量百分比以上。在一些實施例中，以總固體計，該偶合劑可佔該上漿組合物之十(10)重量百分比以上。
如下所述，本發明上漿組合物之一些實施例可包含其它組份，該等組份包括(但不限於)非離子潤滑劑、乳化劑、非澱粉成膜劑、陽離子潤滑劑、消泡劑、抗靜電劑、殺生物劑及其它組份。
現轉向本發明上漿組合物之實施例之組份，本發明之上漿組合物可包含包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之偶合劑。在本發明之實施例中，該偶合劑可包含矽烷，以致該矽烷包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基。偶合劑通常具有多個官能。在偶合劑包含有機矽烷之實施例中，該等矽原子中之至少一者已連接一或多個可與玻璃纖維表面發生反應或經化學吸引(但不必鍵結)至玻璃纖維表面之基團。在欲以第二塗料組合物至少部分地塗佈玻璃纖維之實施例中，偶合劑亦可與該第二塗料組合物或該第二塗料組合物中之組份交互作用，以致該偶合劑促進玻璃纖維與第二塗料組合物間之黏結。偶合劑亦可用於與可用於最終產品中之一或多種樹脂交互作用，以致該偶合劑可促進玻璃纖維與該或該等樹脂間之黏結。
在本發明之實施例中，用作偶合劑之矽烷可包含至少一第一胺或第二胺及至少一芳基或伸芳基。在一些實施例中，該矽烷可進一步包含額外第一胺、額外第二胺及/或第三胺。在一些實施例中，該矽烷可包含兩種或兩種以上第二胺。
如本文所用，"芳基"係指藉由自環碳原子移除氫原子而自芳烴衍生之基團。如本文所用，"伸芳基"係指藉由自兩個環碳原子移除氫原子而自芳烴衍生之二價基團。如本文所用，"芳烴"係指單環或多環芳族烴。芳烴之實例可包括(但不限於)苯及萘。芳基之實例可包括(但不限於)苄基及苯基。伸芳基之實例可包括(但不限於)乙烯基苄基。
包含至少一胺及至少一芳基之矽烷之實例可包含(但不限於)包含苄基胺之矽烷及包含苯基胺之矽烷。在一些實施例中，包含苄基胺之矽烷可包含包含苄基胺基之矽烷。包含苄基胺基之市售矽烷之實例為Degussa AG of Dusseldorf,Germany之DYNASYLAN1161 N－苄基－N－胺基乙基－3－胺基丙基三甲氧基矽烷，其具有以下結構： DYNASYLAN1161包含兩種第二胺。在一些實施例中，包含苯基胺之矽烷可包含包含苯基胺基之矽烷。包含苯基胺基之市售矽烷之實例為GE Advanced Materials of Tarrytown,NY之SILQUESTY－9669，其為具有以下結構之N－苯基－3－胺基丙基三甲氧基矽烷： SILQUESTY－9669包含一種第二胺。
適用於本發明實施例之市售矽烷之另一實例係可購自GE Advanced Materials of Tarrytown,NY之SILQUESTA－1128。由於SILQUESTA－1128之完全結構尚無法公開獲得，SILQUESTA－1128應理解為包含一苄基及一或多種胺。
包含至少一胺及至少一伸芳基之矽烷之實例可包括(但不限於)包含乙烯基苄基胺之矽烷。包含乙烯基苄基胺之矽烷可包含包含乙烯基苄基胺基之矽烷。包含乙烯基苄基胺基之市售矽烷之實例為Degussa AG of Dusseldorf,Germany之DYNASYLAN1172 N－2－(乙烯基苄基胺基)－乙基－3－胺基丙基三甲氧基矽烷，其具有以下結構： 包含乙烯基苄基胺基之市售矽烷之另一實例為Dow Corning之Z－6032 N－2－(乙烯基苄基胺基)－乙基－3－胺基丙基三甲氧基矽烷。DYNASYLAN 1172係於乙酸中提供，而Z－6032係於鹽酸中提供。
在本發明之實施例中，包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷可具有末端不飽和性。如本文所用，"末端不飽和性"意謂該矽烷包括具有碳－碳雙鍵之至少一有機官能基。具有末端不飽和性之矽烷之實例為包含乙烯基苄基之矽烷。
吾人發現，包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷在本發明上漿組合物之一些實施例中之用途係，與以包括矽烷(不包括胺及/或不包括芳基或伸芳基)之上漿組合物塗佈的纖維玻璃絲束相比，增加以該等上漿組合物塗佈之纖維玻璃絲束的抗張強度。如上所述，經本發明上漿組合物塗佈之纖維玻璃絲束有時隨後經第二塗料組合物塗佈。據信，本發明上漿組合物中之包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷用於至少部分塗佈纖維玻璃絲束之用途亦係，與以包括矽烷(不包括胺及/或不包括芳基或伸芳基)之上漿組合物塗佈的類似絲束相比，在以第二塗料組合物塗佈絲束之後增加該等絲束之抗張強度。據信該等抗張強度增加係在以包含聚氯乙烯(例如PVC)之第二塗料組合物塗佈經上漿纖維玻璃絲束時出現。該等抗張強度增加係本發明一些實施例所呈現之改良實例，且該等實施例亦可呈現其它改良。
至於本發明上漿組合物實施例中之偶合劑用量，在一些實施例中以總固體計，包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷可佔該上漿組合物之2.5重量百分比以上。在其它實施例中，以總固體計，包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷可佔該上漿組合物之五(5)重量百分比以上。據信，增加用於本發明上漿組合物實施例中之偶合劑用量係在以第二塗料組合物塗佈經上漿絲束之前及之後增加纖維玻璃絲束之抗張強度。以上漿組合物之總固體計，用量為八(8)重量百分比或更多之偶合劑可產生具有尤其適用於一些應用(諸如強化水泥板)之抗張強度的纖維玻璃絲束。因此，在一些實施例中以總固體計，包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷可佔該上漿組合物之約八(8)重量百分比以上。在需要極高抗張強度之實施例中，以總固體計，包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷可佔該上漿組合物之約十(10)重量百分比以上。
本發明上漿組合物之實施例可進一步包含澱粉。本發明上漿組合物之澱粉組份可用於提供成膜特徵及將玻璃纖維共同黏結成絲束以使該絲束具有足以忍耐隨後加工步驟之集束性。該澱粉組份可為水溶性澱粉(諸如糊精)及任何水不溶性澱粉(諸如葡哌喃聚醣)，且該澱粉可為可藉由交聯而改質之市售澱粉，諸如彼等衍生自玉米、馬鈴薯、小麥、西米、木薯及木薯粉之澱粉。可用於本發明實施例之澱粉實例包括彼等具有低葡哌喃聚醣含量之澱粉，其意謂該澱粉組合物在一些實施例中可於澱粉中含有高達約四十(40)重量百分比之葡哌喃聚醣，且在其它實施例中含有約十(10)至約三十(30)重量百分比之葡哌喃聚醣。適用於本發明一些實施例之澱粉可使用均具有低葡哌喃聚醣含量之改質馬鈴薯及交聯玉米澱粉之混合物。適用於本發明實施例之澱粉實例為National Starch and Chemical Co.之CATO 75陽離子澱粉。適用於本發明實施例之澱粉的其它實例包括(但不限於)American Maize Products Company製造之Amaizo 213澱粉及National Starch Company製造之National 1554。合適澱粉之另一實例係在蒸煮後具有水溶性之低葡哌喃聚醣澱粉，諸如購自Avebe b.a.9607 PT Foxhol,The Netherlands之商品編號為"Kollotex 1250"之類非離子馬鈴薯澱粉醚。
可用澱粉之額外類型在K.Loewenstein之The Manufacturing Technology of Glass Fibres(第三版，1993年)第238－41頁中給出。其它合適澱粉包括彼等描述於美國專利第3,227,192、3,265,516及4,002,445號中之澱粉。
在本發明之一些非限制性實施例中之澱粉用量可為澱粉之有效成膜量。在一些非限制性實施例中，澱粉之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達五十(50)重量百分比。在其它非限制性實施例中，澱粉之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達四十五(45)重量百分比。在其它非限制性實施例中，澱粉之量以總固體計可佔該上漿組合物之三十(30)重量百分比以上。在一些非限制性實施例中，包括在至少部分塗佈纖維玻璃絲束以用於水泥板應用之實施例中，澱粉之量以總固體計可佔該上漿組合物之三十八(38)重量百分比以上。在非限制性實施例中，以總固體計，該上漿組合物可包含高達四十二(42)重量百分比之澱粉。
本發明上漿組合物之實施例亦可包含一或多種非離子潤滑劑。適用於本發明一些實施例之非離子潤滑劑在製造及後續加工(例如在玻璃纖維製造商之用戶處)期間可有利降低紗線摩擦、增加潤滑、免受玻璃與接觸點摩擦等。舉例而言，適用於本發明一些實施例之非離子潤滑劑可在製造及加工期間降低纖維與金屬之摩擦力。適用於本發明實施例之非離子潤滑劑通常可使用熟習此項技術者已知之技術來加以選擇。
在一些非限制性實施例中，非離子潤滑劑可包含一或多種油。在選擇用於本發明非限制性實施例之油時，與上漿組合物之其它組份的相容性係重要考慮事項。適用於本發明實施例之油之實例可包括(但不限於)甘油三酸酯油及基於棕櫚、椰子、大豆、玉米等之部分氫化油。適用於本發明實施例之市售大豆油之實例為C & T Refinery,Inc.of Charlotte,North Carolina之CT 7000大豆油。適用於本發明實施例之棕櫚油可購自C & T Refinery,Inc.of Charlotte,North Carolina。適用於本發明實施例之市售玉米油之實例為Abitec Corporation of Columbus,Ohio之Pureco Oil K22。
在一些非限制性實施例中，油之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達四十(40)重量百分比。在其它非限制性實施例中，油之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達二十(20)重量百分比。在非限制性實施例中，油之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達十(10)重量百分比。在非限制性實施例中，油之量以總固體計可佔該上漿組合物之五(5)重量百分比以上。
在一些非限制性實施例中，非離子潤滑劑可包含一或多種蠟。適用於本發明之蠟之實例包括聚乙烯蠟、石蠟、聚丙烯蠟、微晶蠟及該等蠟之氧化衍生物。適用於本發明實施例之石蠟之實例為可購自CITGO Petroleum Corporation之PACEMAKER P30。適用於本發明實施例之石蠟之其它實例包括(但不限於)Elon Specialties of Concord,North Carolina之Elon PW及Michelman,Inc.of Cincinnati,Ohio之Michem Lube 723。
在一些非限制性實施例中，蠟之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達三十(30)重量百分比。在其它非限制性實施例中，蠟之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達約二十五(25)重量百分比。在其它非限制性實施例中，蠟之量以總固體計可佔該上漿組合物之十(10)重量百分比以上。在一些非限制性實施例中，蠟之量以總固體計可佔該上漿組合物之二十(20)重量百分比以上。
在一些非限制性實施例中，本發明之上漿組合物可包含兩種或兩種以上非離子潤滑劑。在一些非限制性實施例中，該上漿組合物可包含油及蠟。油及蠟之使用可適於獲得所需絲束潤滑性且可充當加工輔助以減少該絲束與接觸點在製造期間之摩擦。
適用於該等實施例之油及蠟可包括上述彼等油及蠟。油及蠟在本發明實施例中之用量可取決於多種因素，該等因素包括(但不限於)足以在製造及加工期間降低纖維與金屬之摩擦所需之量、與上漿組合物之其它組份之相容性、使油及/或蠟可分散於水性上漿組合物中之簡易性、組份之成本、其中可使用經塗佈之纖維玻璃絲束之應用及其它因素。在包括油及蠟之上漿組合物之一些非限制性實施例中，蠟之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達三十(30)重量百分比，且油之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達四十(40)重量百分比。在其它非限制性實施例中，蠟之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達二十五(25)重量百分比，且油之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達二十(20)重量百分比。在其它非限制性實施例中，蠟之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達二十五(25)重量百分比，且油之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達十(10)重量百分比。
本發明上漿組合物之非限制性實施例亦可包含一或多種乳化劑。乳化劑可輔助將疏水性材料(諸如油及蠟)分散於水或水溶液中。乳化劑亦可輔助乳化或分散用作非離子潤滑劑之上漿組合物組份，諸如油或蠟。合適乳化劑之非限制性實例可包括聚環氧烷嵌段共聚物、乙氧基化烷基酚、聚氧乙烯辛苯基二醇醚、山梨糖醇酯之環氧乙烷衍生物、聚氧乙烯化植物油、乙氧基化烷基酚及壬基酚界面活性劑。適用於本發明實施例之市售乳化劑之實例可包括：TMAZ 81，其為山梨糖醇酯之環氧乙烷衍生物且可購自BASF Corp.of Parsippany,New Jersey；ICONOL OP－10，其為烷氧基化烷基(具體言之，辛基酚之苯酚環氧乙烷加合物)且可購自BASF Corp.；BASF Corp.之MACOL OP－10乙氧基化烷基酚；Rohm and Haas之TRITON X－100；及Rhone－Poulenc之IGEPAL CA－630。
如上所示，本發明之實施例可使用一或多種乳化劑。在一些實施例中可使用多種乳化劑以輔助提供更穩定乳液。多種乳化劑之用量可有效地將疏水性組份(諸如油及蠟)分散於水或水溶液中。在包括一或多種乳化劑之上漿組合物之一些非限制性實施例中，乳化劑之總量以總固體計可佔該上漿組合物之高達十(10)重量百分比。在其它非限制性實施例中，乳化劑之總量以總固體計可佔該上漿組合物之高達五(5)重量百分比。在其它非限制性實施例中，乳化劑之總量以總固體計可佔該上漿組合物之高達4.5重量百分比。
本發明上漿組合物之實施例可包含非澱粉成膜劑。非澱粉成膜劑之存在可輔助澱粉藉由其在沿纖維之各接觸點使長絲或纖維黏結在一起之能力來提供有效量之成膜劑。該等非澱粉成膜劑可包括(但不限於)聚乙烯吡咯啶酮("PVP")、PVP之均聚物及共聚物、聚乙酸乙烯酯及聚乙烯醇、環氧樹脂、聚酯及其類似物。合適聚乙烯吡咯啶酮之實例包括(但不限於)PVP K－15、PVP K－30、PVP K－60及PVP K－90，其各自可購自ISP Chemicals of Wayne,NJ。PVP之替代物可為低分子量聚乙酸乙烯酯，因為其亦可在玻璃纖維束之表面上提供較軟膜。
通常，以有效量存在之非澱粉成膜劑與澱粉一起可提供纖維玻璃絲束之有效覆蓋且提供有效絲束集束性，以致在該絲束經乾燥且隨後經加工時可保持該集束性。在本發明之實施例中，該非澱粉成膜劑之存在量可小於上漿組合物中存在之澱粉量。在非限制性實施例中，非澱粉成膜劑之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達十(10)重量百分比。在其它非限制性實施例中，非澱粉成膜劑之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達八(8)重量百分比。在其它非限制性實施例中，非澱粉成膜劑之量以總固體計可佔該上漿組合物之一(1)重量百分比以上。
本發明上漿組合物之實施例可進一步包含陽離子潤滑劑。陽離子潤滑劑可用於本發明之實施例中以(例如)輔助內部潤滑，諸如藉由減少長絲與長絲或玻璃與玻璃之摩擦而輔助潤滑。大體而言，熟習此項技術者已知之大多數陽離子潤滑劑均可用於本發明實施例中。適用於本發明之陽離子潤滑劑之非限制性實例包括含胺基之潤滑劑、含烷基咪唑啉衍生物之乳化劑(諸如可藉由脂肪酸與聚伸烷基聚胺之反應而形成)、含乙氧基化胺氧化物之潤滑劑及含乙氧基化脂肪醯胺之潤滑劑。含胺基之潤滑劑之非限制性實例為改質聚乙二胺，例如EMERY 6717，其係可購自Cognis Corporation of Cincinnati,Ohio之部分醯胺化聚乙二亞胺。適用於本發明實施例之陽離子潤滑劑之另一實例為ALUBRASPIN 261，其係可購自BASF Corp.之烷基咪唑啉衍生物。適用於本發明實施例之陽離子潤滑劑之另一實例為ALUBRASPIN 226，其係可購自BASF Corp.of Parsippany,New Jersey之部分醯胺化聚乙二亞胺。適用於本發明非限制性實施例之陽離子潤滑劑之其它實例可包括EMERY 6760(可購自Cognis Corporation)及CATION X(可購自Rhone Poulenc of Princeton,New Jersey)。
在使用陽離子潤滑劑之上漿組合物之非限制性實施例中，陽離子潤滑劑之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達十(10)重量百分比。在其它非限制性實施例中，陽離子潤滑劑之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達八(8)重量百分比。在進一步非限制性實施例中，陽離子潤滑劑之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達六(6)重量百分比。陽離子潤滑劑之用量可輔助纖維玻璃絲束之內部潤滑。在非限制性實施例中，以總固體計，陽離子潤滑劑可佔該上漿組合物之一(1)重量百分比以上。
本發明之實施例可包含第二陽離子潤滑劑，其亦可輔助內部潤滑。除了以上列出之潤滑劑，亦可存在於上漿組合物之非限制性實施例中的另一潤滑劑為聚醯胺樹脂。該潤滑劑之非限制性實例為VERSAMID 140聚醯胺樹脂，其可購自Cognis Corp.of Cincinnati,Ohio。
使用陽離子潤滑劑及聚醯胺樹脂可適用於至少部分塗佈用於特定應用(諸如強化水泥板)之纖維玻璃絲束。在包含陽離子潤滑劑及聚醯胺樹脂之本發明實施例中，以總固體計，聚醯胺樹脂可佔該上漿組合物之高達十(10)重量百分比。在非限制性實施例中，聚醯胺樹脂之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達八(8)重量百分比。在非限制性實施例中，聚醯胺樹脂之量以總固體計可佔該上漿組合物之五(5)重量百分比以上。
在一些實施例中，諸如VERSAMID 140樹脂之聚醯胺樹脂可在上漿組合物中用作唯一陽離子潤滑劑。在一些實施例中，可以足以輔助內部潤滑之量來使用聚醯胺樹脂。在一些實施例中，以總固體計，聚醯胺樹脂可佔該上漿組合物之高達十五(15)重量百分比。在其它非限制性實施例中，聚醯胺樹脂之量以總固體計可佔該上漿組合物之六(6)重量百分比以上。在其它非限制性實施例中，聚醯胺樹脂之量以總固體計可佔該上漿組合物之八(8)重量百分比以上。在非限制性實施例中，聚醯胺樹脂之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達十二(12)重量百分比。
本發明上漿組合物之實施例可包含其它組份，該等組份包括(但不限於)消泡劑、抗靜電劑、殺生物劑及其它組份。可添加殺生物劑來作為預防性量測以排除與酵母、黴菌、需氧細菌及其它生物產品相關之潛在問題。熟習此項技術者已知之任何用於控制玻璃纖維上漿組合物中的有機生長之殺生物劑均可用於本發明之上漿組合物中。可用於本發明之殺生物劑之非限制性實例包括有機錫殺生物劑、硫氰酸亞甲酯殺生物劑及氯化化合物。硫氰酸亞甲酯殺生物劑之實例為CL－2141殺生物劑，其係由ChemTreat Inc.製造之水基MBT(亞甲基－雙硫氰酸酯)。在一些非限制性實施例中，殺生物劑之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達五(5)重量百分比。在其它非限制性實施例中，殺生物劑之量以總固體計可佔該上漿組合物之高達二(2)重量百分比。
消泡劑及抗靜電劑可用於本發明之非限制性實施例中以控制上漿組合物起泡並減少纖維玻璃絲束中之靜電。適用於本發明實施例之消泡劑之非限制性實例為MAZU DF－136(亦稱作INDUSTROL DF－136)消泡劑，其可購自BASF Corp.of Parsippany,New Jersey。適用於本發明實施例之抗靜電劑之非限制性實例為KATAX 6661－A抗靜電劑，其可購自Cognis Corporation。
在本發明之實施例中，上漿組合物可包含以上漿組合物總固體之總重量計高達五十(50)重量百分比之澱粉、高達七十(70)重量百分比之非離子潤滑劑及超過五(5)重量百分比之偶合劑，該偶合劑包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基。在進一步實施例中，該非離子潤滑劑可包含油及蠟，且該油可佔該上漿組合物之高達四十(40)重量百分比，且該蠟可佔該上漿組合物之高達三十(30)重量百分比。在進一步實施例中，該上漿組合物可包含乳化劑、非澱粉成膜劑、陽離子潤滑劑、消泡劑、抗靜電劑及/或殺生物劑。
在其它非限制性實施例中，本發明之上漿組合物可包含：澱粉，其量以總固體計佔該上漿組合物之高達四十五(45)重量百分比；蠟，其量以總固體計佔該上漿組合物之高達二十五(25)重量百分比；油，其量以總固體計佔該上漿組合物之高達二十(20)重量百分比；及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之偶合劑，其量以總固體計佔該上漿組合物之八(8)重量百分比以上。在進一步非限制性實施例中，該上漿組合物可包含乳化劑、非澱粉成膜劑、陽離子潤滑劑、消泡劑、抗靜電劑及/或殺生物劑。
在其它非限制性實施例中，本發明之上漿組合物可包含：澱粉，其量以總固體計介於該上漿組合物之三十(30)與四十五(45)重量百分比之間；蠟，其量以總固體計介於該上漿組合物之十(10)與二十五(25)重量百分比之間；油，其量以總固體計佔該上漿組合物之高達約十(10)重量百分比；及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之偶合劑，其量以總固體計佔該上漿組合物之八(8)重量百分比以上。在進一步非限制性實施例中，該上漿組合物可包含乳化劑、非澱粉成膜劑、陽離子潤滑劑、消泡劑、抗靜電劑及/或殺生物劑。
本發明上漿組合物之非限制性實施例可包含：澱粉，其量以總固體計佔該上漿組合物之三十五(35)重量百分比以上；石蠟，其量以總固體計佔該上漿組合物之二十(20)重量百分比以上；油，其量以總固體計佔該上漿組合物之五(5)重量百分比以上；及包含苄基胺基之矽烷，其量以總固體計佔該上漿組合物之約八(8)重量百分比以上。
本發明亦係關於包含至少部分經本發明上漿組合物之實施例塗佈的至少一玻璃纖維之纖維玻璃絲束。使熔融態玻璃經重力流過稱為套管之貴金屬裝置中之衆多小開口，藉此來產生玻璃纖維。在該等纖維自套管流出之後且通常在密切接近該套管之處使其立刻冷卻，其後使該等纖維至少部分經本發明之上漿組合物塗佈。該上漿組合物可藉由噴霧器、滾筒、帶狀物、計量裝置或其它類似應用裝置來塗佈。該等經上漿玻璃纖維聚集成包含複數個個別纖維(通常為200個至超過4000個)之絲束。
在該等絲束之形成及加工之後，通常將其卷成"成形封裝"。可使用捲繞機將該等絲束卷在紙或塑膠管上。該等成形封裝通常在烘箱中或於室溫下乾燥以自該等纖維中移除一些水分。關於可纖維化玻璃組合物之額外資訊及玻璃長絲之製造方法係揭示於K.Loewenstein之The Manufacturing Technology of Glass Fibres，(第3版，1993年)第30－44、47－60、115－122及126－135頁中，其係以引用的方式併入本文中。對於特定用途，通常藉由諸如撚回框之習知紡織品撚回技術將該等絲束接著卷在線軸上。
該絲束上之上漿組合物量可以"燃燒減量"或"LOI"來量測。如本文所用，術語"燃燒減量"或"LOI"意謂如等式1所測定之在纖維玻璃上存在之經乾燥上漿組合物重量百分比：LOI＝100×[(W乾 －W裸 )/W乾 ] (等式1)其中W乾 係在烘箱中於220℉(約104℃)下乾燥60分鐘之後，纖維玻璃重量加上塗料重量；且W裸 係在烘箱中於1150℉(約621℃)下將纖維玻璃加熱20分鐘並在乾燥器中冷卻至室溫之後，裸露纖維玻璃之重量。
大體而言，雖然不加限制，但本發明之纖維玻璃絲束實施例之燃燒減量(LOI)可高達2.5%。在其它非限制性實施例中，LOI可高達2%。在進一步非限制性實施例中，LOI可高達1.5%。在較低LOI水平時，纖維玻璃產品之斷裂長絲含量可增加。然而，增加LOI會增加產生成本。因此，在非限制性實施例中，LOI可介於0.5與1.5重量百分比之間。
在非限制性實施例中，本發明纖維玻璃絲束之每束絲束可包含二十(20)至一萬(10,000)個長絲。在其它非限制性實施例中，本發明纖維玻璃絲束之每束絲束可包含兩百(200)至四千五百(4,500)個長絲。在非限制性實例中，該等絲束可根據應用情況而為每磅五十碼至每磅超過一萬碼。
用於本發明纖維玻璃絲束之非限制性實施例之長絲直徑通常可在五(5)與八十(80)微米之間。在一些非限制性實施例中，該等長絲之直徑可在七(7)與十八(18)微米之間。
至少部分經本發明上漿組合物之實施例塗佈之纖維玻璃絲束可(例如)與聚氯乙烯及其它乙烯基加成聚合物尤其相容。該等纖維玻璃絲束可以多種形式、各種方式與聚合物(諸如塑膠溶膠調配物中之聚氯乙烯之乙烯基加成聚合物及塑化聚氯乙烯)併用。舉例而言，纖維玻璃絲束可形成編織及非編織氈以用於浸漬及/或封裝或經聚氯乙烯或塑化聚氯乙烯(諸如塑膠溶膠及有機溶膠)塗佈。術語"塑膠溶膠"之使用方式與其標準定義一致，即樹脂於增塑劑中之分散液。舉例而言，聚氯乙烯塑膠溶膠為聚氯乙烯樹脂在適當增塑劑中之均勻分散液。
編織及非編織氈形成可藉由熟習此項技術者已知之任何方法來完成。傳統上，編織氈或布係由撚回纖維玻璃絲束產生。可使用熟習此項技術者已知之技術將本發明纖維玻璃絲束之實施例撚回在撚回框上。將撚回絲束卷在線軸上。可使用熟習此項技術者已知之技術將撚回纖維玻璃絲束織成織物或鋪織成稀鬆織物。在一些實施例中，可在編織或鋪織成稀鬆織物之前將聚合調配物塗佈於個別絲束，且在其它實施例中，可將該聚合調配物塗佈於編織物或稀鬆織物。
浸漬、封裝、強化及塗佈操作可根據熟習此項技術者已知之任何方法由熟習此項技術者已知之聚合調配物(如乙烯基加成聚合物及共聚物，諸如聚氯乙烯塑膠溶膠)來進行。
本發明纖維玻璃絲束之實施例可經聚氯乙烯塑膠溶膠塗佈並用於強化諸如水泥板之膠結材料。本發明上漿組合物之實施例可提供玻璃纖維與聚氯乙烯間之相容性。本發明上漿組合物之實施例亦可在塗佈聚氯乙烯之前及之後提供玻璃纖維之改良抗張強度。纖維玻璃絲束之抗張強度在膠結材料之強化具重要性。
使用熟習此項技術者已知之技術，由本發明之纖維玻璃絲束可形成該等產品。
現將於下列特定、非限制性實例中說明本發明之實施例。
實例1
上漿組合物係根據表1及2中陳述之配方來製備。表1包括對照性上漿組合物，而表2包括本發明上漿組合物之非限制性實施例。
上漿組合物之製備
表1及2中之各上漿組合物通常係根據下述例示性程序來製備。在將個別組份添加至主混合槽之前用於製備該等組份之水量可根據上漿組合物之製備技術而改變。下述水量將足以製備表1及2中之上漿組合物。在程序結束時精確添加水以將該上漿組合物稀釋至所需最終體積。
將十五加侖冷水(60－80℉)添加至漿料槽中。啟動漿料槽攪拌器及再循環，且將特定量澱粉添加至該漿料槽中。開始蒸煮該澱粉。在覆蓋Eppenbach頭之後，使用Eppenbach攪拌器在主混合槽中開始攪拌。將該澱粉加熱至255℉之溫度。可使用多種技術及設備來蒸煮澱粉。在上述組合物之製備過程中，當將澱粉溶液自漿料槽轉移至主混合槽時將其加熱。在轉移澱粉溶液之前，將主混合槽之溫度控制設定為150℉並開始槽攪拌。
為製備蠟/油乳液，將熱水(約175℉)添加至乳液槽中以使液位高至篩網。將乳液槽溫度控制器設定為175℉＋/－5℉。將特定量之石蠟添加至該乳液槽中。當溫度達到175℉且石蠟已熔融時，添加特定量之油及兩種乳化劑。使用均化器及每分鐘20加侖流量計將兩加侖熱水(約175℉)添加至乳液槽中。以Eppenbach攪拌器來攪拌該乳液槽中之內含物，歷經六十秒鐘以上。繼續攪拌，同時將均化器壓力設定為2500 psi。使乳液槽中之內含物循環通過均化器並返回混合槽。然後，經由在2500 psi下之均化器將乳液轉移至主混合槽中。接著，在約175℉下以水沖洗該乳液槽。
在將蠟/油乳液添加至主混合槽之後，將特定量之非澱粉成膜劑直接添加至該主混合槽中。
為製備矽烷預混物，將一加侖冷水(約60－80℉)添加至預混合槽中。將用於矽烷之特定量乙酸(在表1及2中，出現在矽烷上一行之量)添加至預混合槽中。將特定量矽烷緩慢添加至預混合槽中之乙酸溶液中。然後，將該矽烷預混物攪拌20分鐘或直至溶液澄清。在主混合槽之溫度降至160℉以下之後，將矽烷預混物轉移至主混合槽中。
為製備第一陽離子潤滑劑，將半加侖溫水(145℉)添加至預混合槽中。將預混合槽之溫度控制器設定為145＋/－5℉，並啟動攪拌器。將特定量之第一陽離子潤滑劑添加至預混合槽中並使其溶解。在主混合槽溫度降至160℉以下之後，將第一陽離子潤滑劑預混物轉移至主混合槽中。
在將第一陽離子潤滑劑預混物添加至主混合槽之後，將特定量之消泡劑直接添加至該主混合槽中。
為製備第二陽離子潤滑劑預混物，將半加侖溫水(約145℉)添加至預混合槽中。將預混合槽之溫度控制器設定為145＋/－5℉，並啟動攪拌器。將特定量之第二陽離子潤滑劑添加至預混合槽中。攪拌第二陽離子潤滑劑溶液，直至該溶液澄清。然後，將第二陽離子潤滑劑預混物轉移至主混合槽中。
在將第二陽離子潤滑劑預混物添加至主混合槽之後，將特定量之抗靜電劑直接添加至該主混合槽中。接著，將特定量之殺生物劑直接添加至該主混合槽中。
然後，以溫水(約145℉)將主混合槽稀釋至四十加侖之最終體積。關閉主混合槽蓋子，並使用Eppenbach攪拌器將該上漿組合物攪拌至少10分鐘。上漿組合物在用於纖維玻璃成形操作之前之最終溫度為150＋/－5℉。該等上漿組合物具有表1及2中指定之重量百分比固體及pH值。
纖維玻璃絲束之製備
以下列方式將表1及2中之各上漿組合物塗佈於纖維玻璃絲束。使用套管來形成具有九微米標稱長絲直徑之纖維玻璃長絲("G長絲")，並接著使用上漿塗佈器使其至少部分經表1及2中之上漿組合物之一塗佈。該纖維玻璃之標稱燃燒減量為1.0重量百分比。該等纖維玻璃長絲聚集成絲束且接著在捲繞機上卷為成形封裝。在使用習知技術乾燥之後，將該成形封裝饋入撚回框中，其中在"Z"方向將來自該成形封裝之絲束撚回0.7圈且將其卷在線軸上。收集五至六個至少部分經表1及2中之各上漿組合物塗佈之玻璃纖維絲束線軸以用於測試(意即，經表中十一種組合物中之各組合物塗佈之纖維玻璃的五至六個線軸)。該纖維玻璃產品為G 75產品，意謂該等長絲為標稱"G長絲"且單一絲束重7,500碼/磅(約66特)。G－75絲束中之長絲標稱數目為400。
抗張強度之量測
將各線軸上之經上漿纖維玻璃絲束之抗張強度量測五次。根據所收集之各產品線軸為五個或六個，將各纖維玻璃產品之抗張強度量測25或30次。使用ASTM D2256－02(由單一絲束方法產生之紗線之抗張特性標準測試方法)來量測各絲束之抗張強度。
結果係概述於下表3中。表3中之抗張強度代表經上漿纖維玻璃絲束之未經塗佈抗張強度。
配方1－5各包含包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷，特定言之包含N－2－(乙烯基苄基胺基)－乙基－3－胺基丙基三甲氧基矽烷。除使用2.5重量百分比偶合劑之配方1以外，該等上漿組合物中之各組合物(在至少部分塗佈於纖維玻璃絲束上時)會產生比至少部分經包含不同官能基偶合劑之上漿組合物塗佈的纖維玻璃絲束具有更高未經塗佈抗張強度之纖維玻璃絲束。由於配方1－5為本發明實施例之非限制性實例，以上資料中顯示之較高抗張強度說明本發明實施例之優勢之一。
實例2
上漿組合物係根據表4中陳述之配方來製備。在表4中，配方G代表對照性上漿組合物，而配方6－9代表本發明上漿組合物之非限制性實施例。
上漿組合物之製備
表4中之各上漿組合物通常係根據下述例示性程序來製備。在將個別組份添加至主混合槽之前用於製備該等組份之水量可根據上漿組合物之製備技術而改變。下述水量將足以製備表4中之上漿組合物。在程序結束時精確添加水以將該上漿組合物稀釋至所需最終體積。
將十五加侖冷水(60－80℉)添加至漿料槽中。啟動漿料槽攪拌器及再循環，且將特定量澱粉添加至該漿料槽中。開始蒸煮澱粉。在已覆蓋Eppenbach頭之後，使用Eppenbach攪拌器在主混合槽中開始攪拌。將該澱粉加熱至255℉之溫度。可使用多種技術及設備來蒸煮澱粉。在上述組合物之製備過程中，加熱澱粉溶液，隨之將其自漿料槽轉移至主混合槽。在轉移澱粉溶液之前，將主混合槽之溫度控制設定為150℉並啟動槽攪拌。
為製備蠟/油乳液，將熱水(約175℉)添加至乳液槽中以使水平高至篩網。將乳液槽溫度控制器設定為175℉＋/－5℉。將特定量石蠟添加至該乳液槽中。當溫度到達約175℉且石蠟已熔融時，添加特定量之油及兩種乳化劑。使用均化器及每分鐘20加侖流量計將兩加侖熱水(約175℉)添加至乳液槽中。以Eppenbach攪拌器來攪拌該乳液槽中之內含物，歷經六十秒鐘以上。繼續攪拌，同時將均化器壓力設定為2500 psi。使乳液槽中之內含物經該均化器循環並返回該混合槽。然後，經由2500 psi之均化器將乳液轉移至主混合槽。接著，在約175℉以水沖洗該乳液槽。
在將蠟/油乳液添加至主混合槽之後，將特定量之非澱粉成膜劑直接添加至該主混合槽中。
為製備矽烷預混物，將一加侖冷水(約60－80℉)添加至預混合槽中。將用於矽烷之特定量乙酸(在表4中，出現於矽烷上一行之量)添加至預混合槽中。將特定量矽烷緩慢添加至預混合槽中之乙酸溶液中。然後，將該矽烷預混物攪拌20分鐘或直至該溶液澄清。在主混合槽溫度降至160℉以下之後，將矽烷預混物轉移至主混合槽。
為製備第一陽離子潤滑劑，將半加侖溫水(145℉)添加至預混合槽中。將預混合槽之溫度控制器設定為145＋/－5℉，並啟動攪拌器。將特定量之第一陽離子潤滑劑添加至預混合槽中並使其溶解。在主混合槽溫度降至160℉以下之後，將第一陽離子潤滑劑預混物轉移至主混合槽。
在將第一陽離子潤滑劑預混物添加至主混合槽之後，將特定量消泡劑直接添加至該主混合槽中。
為製備第二陽離子潤滑劑預混物，將半加侖溫水(約145℉)添加至預混合槽中。將預混合槽之溫度控制器設定為145＋/－5℉，並啟動攪拌器。將特定量之第二陽離子潤滑劑添加至預混合槽中。攪拌第二陽離子潤滑劑溶液，直至該溶液澄清。然後，將第二陽離子潤滑劑預混物轉移至主混合槽。
在將第二陽離子潤滑劑預混物添加至主混合槽之後，將特定量之抗靜電劑直接添加至該主混合槽中。接著，將特定量之殺生物劑直接添加至該主混合槽中。
然後，以溫水(約145℉)將主混合槽稀釋至三十加侖之最終體積。關閉主混合槽蓋子並使用Eppenbach攪拌器將該上漿組合物攪拌至少10分鐘。上漿組合物在用於纖維玻璃成形操作之前之最終溫度為150＋/－5℉。該等上漿組合物具有表4中指定之重量百分比固體及pH值。
纖維玻璃絲束之製備
以下列方式將表4中之各上漿組合物塗佈於纖維玻璃絲束。使用套管來形成具有九微米標稱長絲直徑之纖維玻璃長絲("G長絲")，並接著使用上漿塗佈器使其至少部分經表4中之上漿組合物之一塗佈。該纖維玻璃之標稱燃燒減量為1.0重量百分比。將該等玻璃纖維長絲聚集成絲束且接著在捲繞機上卷為成形封裝。在使用習知技術乾燥之後，將該成形封裝饋入撚回框中，其中在"Z"方向將來自該成形封裝之絲束撚回1.0圈且卷在線軸上。收集五個至少部分經表4中之各上漿組合物塗佈之纖維玻璃絲束線軸以用於測試(意即，經表中十一種組合物中之各組合物塗佈之纖維玻璃的五至六個線軸)。該纖維玻璃產品為G 75產品，意謂該等長絲為標稱"G長絲"且單一絲束重7,500碼/磅(約66特)。G－75絲束中之長絲標稱數目為400。
抗張強度之量測
將各線軸上之經上漿纖維玻璃絲束之抗張強度量測二十次。因此，將各纖維玻璃產品之抗張強度量測100次。使用ASTM D2256－02(由單一絲束方法形成之紗線之抗張特性標準測試方法)來量測各絲束之抗張強度。
結果係概述於下表5中。表5中之抗張強度代表經上漿纖維玻璃絲束之未經塗佈抗張強度。
配方6－9各包含包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷。在至少部分塗佈於纖維玻璃絲束上時，該等上漿組合物中之各組合物會產生比至少部分經包含不同官能基偶合劑之上漿組合物(例如，表4之配方G)塗佈的纖維玻璃絲束具有更高未經塗佈抗張強度之纖維玻璃絲束。由於配方6－9為本發明實施例之非限制性實例，以上資料中顯示之較高抗張強度說明本發明實施例之優勢之一。
表5中之資料亦顯示，包含至少兩種胺之矽烷在用作上漿組合物中之組份以至少部分塗佈纖維玻璃絲束時，可產生比至少部分經包含矽烷(包含一種胺)之上漿組合物塗佈的纖維玻璃絲束具有更高未經塗佈抗張強度之纖維玻璃絲束。用於配方6中之Y－9669矽烷包含苯基及單一胺，而配方8及9中所用之D－1161及A－1128矽烷包含苄基及兩種胺。以配方8及9塗佈之絲束的未經塗佈抗張強度比以配方6塗佈之絲束的未經塗佈抗張強度更高。
使用熟習此項技術者已知之技術，可由聚氯乙烯塑膠溶膠來塗佈本發明纖維玻璃絲束之實施例以用於一些應用，諸如水泥板塗佈。經塗佈纖維玻璃絲束呈現水泥板製造商所需水平之抗張強度。
可使用熟習此項技術者已知之技術將經塗佈纖維玻璃絲束纏繞、編織、保有並置於水泥板中。抗鹼性係水泥板之重要特性，且使用本發明纖維玻璃絲束之實施例製造之水泥板已證實水泥板製造商所需之抗鹼性。
可藉由本發明呈現之所需特性包括(但不限於)：提供可與乙烯基加成聚合物(諸如聚氯乙烯)相容之上漿組合物；提供經可與乙烯基加成聚合物(諸如聚氯乙烯)相容之上漿組合物塗佈的纖維玻璃絲束；提供在後續加工過程中可以可接受之斷裂水平加工之纖維玻璃絲束；提供上漿組合物，在將該組合物至少部分地塗佈於纖維玻璃絲束時，其可產生呈現所需抗張強度之纖維玻璃絲束；提供可呈現所需抗張強度之纖維玻璃絲束；提供上漿組合物，在將該組合物至少部分地塗佈於纖維玻璃絲束時，其可產生在經乙烯基加成聚合物(諸如聚氯乙烯)塗佈之後會呈現所需抗張強度之經上漿纖維玻璃絲束；提供經上漿纖維玻璃絲束，在以乙烯基加成聚合物(諸如聚氯乙烯)至少部分地塗佈該等經上漿纖維玻璃絲束之後，其可呈現所需抗張強度；提供可用於強化膠結材料(諸如水泥板)之纖維玻璃絲束，其具有適當抗鹼性及所需強度；及其它特性。
本發明之各種實施例均已描述於本發明各目的之實行中。應認識到該等實施例僅為本發明原則之例示性說明。其各種修正及調適對於熟習此項技術者應顯而易見，同時不悖離本發明之精神及範疇。

Claims (28)

  1. 一種玻璃纖維上漿組合物，其包含：澱粉；非離子潤滑劑；及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷，其中該矽烷以總固體計佔該上漿組合物之約5重量百分比以上存在。
  2. 一種玻璃纖維上漿組合物，其包含：澱粉；及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷，其量以總固體計佔該上漿組合物之約5重量百分比以上。
  3. 一種玻璃纖維上漿組合物，其包含：澱粉，其量以總固體計佔該上漿組合物之約三十五重量百分比以上；石蠟，其量以總固體計佔該上漿組合物之約二十重量百分比以上；油，其量以總固體計佔該上漿組合物之約五重量百分比以上；及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷，其量以總固體計佔該上漿組合物之約八重量百分比以上。
  4. 如請求項1-3中任一項之上漿組合物，其中該包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷包括具有至少一胺及至少一苄基之矽烷。
  5. 如請求項4之上漿組合物，其中該至少一苄基包含至少一 苄基胺基。
  6. 如請求項5之上漿組合物，其中該矽烷進一步包含第二個胺。
  7. 如請求項1-3中任一項之上漿組合物，其中該包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷包括具有至少一胺及至少一苯基之矽烷。
  8. 如請求項7之上漿組合物，其中該至少一苯基包含至少一苯基胺基。
  9. 如請求項8之上漿組合物，其中該矽烷進一步包含第二個胺。
  10. 如請求項1-3中任一項之上漿組合物，其中該包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷包括具有至少一胺及至少一伸芳基之矽烷。
  11. 如請求項10之上漿組合物，其中該矽烷包含末端不飽和性。
  12. 如請求項11之上漿組合物，其中該至少一伸芳基包含乙烯基苄基。
  13. 如請求項11之上漿組合物，其中該至少一伸芳基包含乙烯基苄基胺基。
  14. 如請求項13之上漿組合物，其中該矽烷進一步包含第二個胺。
  15. 如請求項1-3中任一項之上漿組合物，其中該矽烷包含至少一胺及至少一伸芳基，且其中該矽烷係末端不飽和。
  16. 如請求項1-3中任一項之上漿組合物，其中該矽烷包含兩 個或兩個以上之胺。
  17. 如請求項16之上漿組合物，其中該等兩個或兩個以上之胺包含至少兩個第二胺。
  18. 如請求項1或2之上漿組合物，其中以總固體計，該矽烷佔該上漿組合物之約8重量百分比以上。
  19. 如請求項1-3中任一項之上漿組合物，其中以總固體計，該矽烷佔該上漿組合物之約10重量百分比以上。
  20. 如請求項1之上漿組合物，其中該非離子潤滑劑包含蠟。
  21. 如請求項20之上漿組合物，其進一步包含第二非離子潤滑劑，且其中該第二非離子潤滑劑包含油。
  22. 如請求項1之上漿組合物，其中該非離子潤滑劑包含油。
  23. 一種纖維玻璃絲束，其包含至少部分經上漿組合物塗佈之至少一玻璃纖維，該上漿組合物包含：澱粉；非離子潤滑劑；及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷，其中該矽烷以總固體計佔該上漿組合物之約5重量百分比以上存在。
  24. 如請求項23之纖維玻璃絲束，其中該纖維玻璃絲束具有約九磅或更大之未經塗佈抗張強度。
  25. 如請求項23之纖維玻璃絲束，其中該纖維玻璃絲束具有約十磅或更大之未經塗佈抗張強度。
  26. 如請求項23之纖維玻璃絲束，其中該纖維玻璃絲束具有約十一磅或更大之未經塗佈抗張強度。
  27. 一種水泥板，其包含至少一如請求項23之纖維玻璃絲束。
  28. 一種玻璃纖維上漿組合物，其包含：澱粉；及包含至少一胺及至少一芳基或伸芳基之矽烷，其中該矽烷以總固體計佔該上漿組合物之約5重量百分比以上存在，其中該澱粉以總固體計佔該上漿組合物之約30至約45重量百分比存在。
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