JP2017190531A - ガラス繊維基材のほつれ防止処理剤 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス繊維製品のほつれを押さえ、有機溶剤を用いず、炭素と酸素と水素のみからなるため加熱脱油に際して安全で、且つ、加熱脱油後のガラス繊維製品の強度低下を防ぐことができるガラス繊維基材のほつれ防止処理剤を提供する。【解決手段】炭素、酸素及び水素のみから構成され、且つ、分子構造内にエステル結合を含まず、４００℃以下の加熱処理で除去することができる低熱分解性ポリエーテル高分子を含有するようにした。【選択図】なし

Description

本発明は、ガラス繊維基材のほつれ防止処理剤に関する。

ガラスクロスは耐熱性に優れるため、断熱材や溶湯（液体金属）の不純物濾過、溶湯の整流などに使用されている。これらの用途に対して使用する場合、ガラスクロス表面の有機物はガス発生の原因となるため、使用時には加熱脱油されたクロスを使用することが望ましい。ところが、加熱脱油されたクロスは種々の形状へカットする際、ほつれてしまったり、毛羽が発生したりして扱いづらいといった問題点があった。特に、石英ガラス繊維の場合、柔軟性に乏しく顕著である。

これを防ぐためにはガラスクロスの一部もしくは全体に対してほつれ防止処理剤で表面処理をした後、目的の形状にカットし、ほつれ防止処理剤を最後に焼き飛ばす方法が考えられる。例えば、ほつれ防止処理剤としては特許文献１に記載のエポキシ樹脂が挙げられるが、これは有機溶剤を使用するため環境に良くない。また、特許文献２に記載のポリエステル樹脂、特許文献３に記載のエポキシエステル系樹脂は、分子構造内にエステル結合を有するため、水と反応し一部がカルボン酸やアルコールに分解されやすく化学的に不安定である。また、特許文献４〜５に記載の水系ウレタン樹脂は分子構造内に窒素を含むため、燃焼時に窒化酸化物やシアン化物が発生する可能性があるため、積極的に燃焼させる用途には好ましくない。特許文献６に記載の活性エネルギー線硬化性樹脂、特許文献７に記載のポリエーテルイミド樹脂、特許文献８に記載のポリオレフィン樹脂、その他、一般的なナイロン６、酢酸ビニル、エチレン−ビニルアルコール、共重合ポリアミドなどのほつれ防止処理剤もあるが、これらは何れも完全に除去するために４００℃を超える加熱が必要となり、特許文献９に記載されているように加熱脱油後にガラスクロスの強度が大きく低下してしまうといった問題点がある。特に石英ガラスクロスのようなガラスクロスでは顕著である。

特開平８−１３３４３ 特開２００１−８１６７１ 特開平８−２６０３４０ 特開平６−２４０５７８ 特開２００６−３４２４４５ 特開平９−２７９４８１ 特開昭６３−２８８２７２ 特開２００１−１４０１４３ 特開平３−２１８９４８

本発明は、従来のガラス繊維製品のほつれ防止処理剤にみられる上記問題を解決するものである。即ち、ガラス繊維製品のほつれを押さえ、有機溶剤を用いず、炭素と酸素と水素のみからなるため加熱脱油に際して安全で、且つ、加熱脱油後のガラス繊維製品の強度低下を防ぐことができるガラス繊維基材のほつれ防止処理剤を提供することを目的とする。

本発明のガラス繊維基材のほつれ防止処理剤は、上記課題を解決するためになされたもので、炭素、酸素及び水素のみから構成され、且つ、分子構造内にエステル結合を含まず、４００℃以下の加熱処理で除去することができる低熱分解性ポリエーテル高分子を含有することを特徴とする。

前記低熱分解性ポリエーテル高分子が、ポリアルキレングリコール及びポリアルキレンオキシドからなる群から選択される１種以上であることが好ましい。

本発明のガラス繊維製品は、本発明のほつれ防止処理剤が塗布されてなるガラス繊維製品である。

本発明のガラス繊維製品の製造方法は、本発明のほつれ防止処理剤をガラス繊維基材に塗布する工程と、該ほつれ防止処理剤を塗布されたガラス繊維基材を所定の形状に切断する工程と、該切断されたガラス繊維基材を４００℃以下で加熱処理し、前記低熱分解性ポリエーテル高分子を除去する工程と、を含むものである。

本発明によれば、ガラス繊維のほつれを押さえ、有機溶剤を用いず、炭素と酸素と水素のみからなるため加熱脱油に際して安全で、且つ、加熱脱油後もガラス繊維製品の強度低下を防ぐことができるほつれ防止処理剤を提供することができるという著大な効果を奏する。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、これらは例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。

本発明のガラス繊維基材のほつれ防止処理剤は、炭素、酸素及び水素のみから構成され、且つ、分子構造内にエステル結合を含まない低熱分解性ポリエーテル高分子を含有することを特徴とする。該低熱分解性ポリエーテル高分子は、４００℃以下の加熱処理で分解され、除去することができるポリエーテル高分子であり、分解される温度が１００℃〜４００℃であることが好ましく、１００℃〜３５０℃であることがより好ましい。

前記低熱分解性ポリエーテル高分子としては、ポリアルキレングリコールやポリアルキレンオキシドを用いることが好ましい。
上記ポリアルキレングリコールとしては、室温で固体の状態、具体的には凝固点が３０℃以上であれば特に限定されないが、例えば、ＰＥＧ＃１０００（日油（株）製）、ＰＥＧ＃１５００（日油（株）製）、ＰＥＧ＃２０００（日油（株）製）、ＰＥＧ＃４０００（日油（株）製）、ＰＥＧ＃６０００（日油（株）製）、ＰＥＧ＃１１０００（日油（株）製）、ＰＥＧ＃２００００（日油（株）製）、プロノン（登録商標）＃２０８（日油（株）製）、ユニルーブ（登録商標）７０ＤＰ−６００Ｂ（日油（株）製）、ユニルーブ（登録商標）７０ＤＰ−９５０Ｂ（日油（株）製）、ポリアルキレングリコール誘導体であるユニオックス（登録商標）Ｍ−１０００（日油（株）製）、ユニオックス（登録商標）Ｍ−２０００（日油（株）製）、ユニオックス（登録商標）Ｍ−４０００（日油（株）製）などが市販されている。これらポリアルキレングリコールは単独でも２種類以上混合しても用いることができる。

上記ポリアルキレングリコールのほつれ防止処理剤への配合割合は特に限定されないが、ほつれ防止処理剤の総量１００質量％に対して、０．０５〜５０質量％が好適であり、より好ましくは０．１〜２０質量％、さらに好ましくは０．１〜１０質量％である。配合割合が、５０質量％を超えればほつれ防止処理剤の粘度が上がり、ガラス繊維基材に目曲がりなどが発生し、０．０５質量％未満ではほつれ防止効果が低減するおそれがある。

上記ポリアルキレンオキシドとしては、室温で固体の状態、具体的には凝固点が３０℃以上であれば特に限定されないが、例えば、ＰＥＯ（登録商標）−１（住友精化（株）製）、ＰＥＯ（登録商標）−２（住友精化（株）製）、ＰＥＯ（登録商標）−３（住友精化（株）製）、ＰＥＯ（登録商標）−４（住友精化（株）製）、ＰＥＯ（登録商標）−８（住友精化（株）製）、ＰＥＯ（登録商標）−１５（住友精化（株）製）、ＰＥＯ（登録商標）−１８（住友精化（株）製）、ＰＥＯ（登録商標）−２７（住友精化（株）製）、ＰＥＯ（登録商標）−２９（住友精化（株）製）などが市販されている。これらポリアルキレンオキシドは単独でも２種類以上混合しても用いることができる。

上記ポリアルキレンオキシドのほつれ防止処理剤への配合割合は特に限定されないが、ほつれ防止処理剤の総量１００質量％に対して、０．０５〜５０質量％が好適であり、より好ましくは０．１〜２０質量％、さらに好ましくは０．１〜１０質量％である。配合割合が、５０質量％を超えればほつれ防止処理剤の粘度が上がり、ガラス繊維基材に目曲がりなどが発生し、０．０５質量％未満ではほつれ防止効果が低減するおそれがある。

上記ポリアルキレングリコール及びポリアルキレンオキシドは単独でも２種類以上混合しても用いることができる。

本発明のほつれ防止処理剤は、溶剤として水を用いることが好ましい。

本発明のほつれ防止処理剤は、本発明の効果を損なわない限り、上記したポリエーテル高分子以外の成分を添加することができる。その他の成分としては、例えば、４００℃以下の加熱処理で除去できる界面活性剤などが挙げられる。

ガラス繊維を構成するガラス材料としては特に限定されないが、Ｅガラス、Ｄガラス、石英ガラスなどが挙げられる。中でも石英ガラスは柔軟性に乏しく、加熱脱油後のガラス繊維基材においてほつれやすいため、特に効果的である。

本発明のほつれ防止処理剤が塗布されるガラス繊維基材としては、製織後、加熱脱油したガラス基材が望ましいが、加熱脱油後にシランカップリング剤などの表面処理が施された表面処理ガラス基材で行っても良い。また、加熱脱油が不要なガラス繊維集束剤が塗布されたガラス繊維基材については、加熱脱油を行わないまま、そのガラス繊維基材表面に対してほつれ防止処理を行うことができる。

本発明のほつれ防止処理剤は、ガラス繊維基材のカット時のほつれを防止するために使用する。本発明のほつれ防止処理剤であれば、４００℃以下の加熱脱油で完全に除去することができるため、ほつれ防止処理剤を塗布し、所定の形にカットした後に４００℃以下で加熱脱油することで、目的形状のガラス繊維基材を得ることができる。

本発明のほつれ防止処理剤は、水等の溶剤に、炭素と酸素と水素のみから構成され、且つ、分子構造内にエステル結合を含まない４００℃以下の加熱処理で除去することができる低熱分解性ポリエーテル高分子を所定量添加し、攪拌することで製造することができる。

本発明のほつれ防止処理剤をガラス繊維基材に塗布する方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法などが挙げられる。

本発明のほつれ防止処理剤は、ガラス繊維基材に塗布後、室温でも乾燥させることができるが、加熱して乾燥させることが望ましい。

該ほつれ防止処理剤を塗布されたガラス繊維基材を所定の形状に切断した後、該切断されたガラス繊維基材を４００℃以下で加熱処理し、前記低熱分解性ポリエーテル高分子を除去し、加熱脱油することにより、本発明のガラス繊維製品を製造することができる。該加熱脱油の処理温度は４００℃以下で且つほつれ防止処理剤中の低熱分解性ポリエーテル高分子が分解される温度以上であればよいが、１００℃〜４００℃が好ましく、１５０℃〜４００℃がより好ましい。

本発明のガラス繊維製品は、例えば、断熱材や溶湯（液体金属）の不純物濾過、溶湯の整流用ガラスクロス等の用途に好適である。

以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。

以下の実験例、比較例における測定および評価は以下の方法で行った。

１．ガラスクロスのカット時ほつれ
ほつれ防止処理済みガラスクロスの一部をカットし、その断面を目視で確認した。

２．ほつれ防止処理剤消失温度
ほつれ防止処理済みガラスクロスの一部をカットし、（株）日立ハイテクサイエンス製ＴＧ−ＤＴＡ７３００を用いて脱油性の確認を行った。ＴＧ曲線の減少が止まり一定になる温度をほつれ防止処理剤消失温度とした。雰囲気は大気とし、昇温速度は１０℃／分とした。

３．ガラスクロスの引張強度
ほつれ防止処理済みガラスクロスをほつれ防止処理消失温度×２時間の条件で加熱処理した後に、ＪＩＳ Ｒ ３４２０ ２０１３ ７．４．２に従い測定を行った。また、比較のため、ほつれ防止処理を施す前の未処理ガラスクロスについても同様の方法で測定を行った。

（実施例１）
ガラスビーカーに水９５０ｇを取り、これにポリアルキレングリコールとしてＰＥＧ＃４０００（日油（株）製）５０ｇを加え、完全に溶解するまで攪拌し、ほつれ防止処理剤を得た。次に、ほつれ防止処理剤に未処理２１１６タイプ石英ガラスクロス（フィラメント本数：７μｍ×２００本、経糸密度：６５本／２５ｍｍ、緯糸密度：６２本／２５ｍｍ）を１０分間浸漬させ、石英ガラスクロスを引き上げた後に１００℃×１０分間の加熱条件で乾燥させた。各種評価は該ほつれ防止処理済み石英ガラスクロスを用いて行った。結果を表１に示す。

（実施例２）
ガラスビーカーに水９５０ｇを取り、これにポリアルキレンオキシドとしてＰＥＯ（登録商標）−１（住友精化（株）製）５０ｇを加え、完全に溶解するまで攪拌し、ほつれ防止処理剤を得た。それ以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

（実施例３）
ガラスビーカーに水９９０ｇを取り、これにポリアルキレングリコールとしてＰＥＧ＃１１０００（日油（株）製）１０ｇを加え、完全に溶解するまで攪拌し、ほつれ防止処理剤を得た。それ以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

（実施例４）
ガラスビーカーに水９９９ｇを取り、これにポリアルキレングリコールとしてＰＥＧ＃２００００（日油（株）製）１ｇを加え、完全に溶解するまで攪拌し、ほつれ防止処理剤を得た。それ以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

（実施例５）
ガラスビーカーに水８５０ｇを取り、これにポリアルキレングリコールとしてＰＥＧ＃１０００（日油（株）製）１５０ｇを加え、完全に溶解するまで攪拌し、ほつれ防止処理剤を得た。それ以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

（実施例６）
ガラスビーカーに水６００ｇを取り、これにポリアルキレングリコールとしてＰＥＧ＃１０００（日油（株）製）４００ｇを加え、完全に溶解するまで攪拌し、ほつれ防止処理剤を得た。それ以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
ガラスビーカーに水９５０ｇを取り、これに酢酸ビニルエマルションとしてビニブラン（登録商標）１００２（日信化学工業（株）製）５０ｇを加え、完全に溶解するまで攪拌し、ほつれ防止処理剤を得た。それ以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表２に示す。

（比較例２）
ほつれ防止処理剤としてエポキシ樹脂ｊＥＲ（登録商標）８２８（三菱化学（株）製）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表２に示す。

（比較例３）
特許文献７に記載の方法で、ガラスビーカーに塩化メチレン９４０ｇを取り、これにポリエーテルイミド樹脂としてウルテム（ＵＬＴＥＭ）（登録商標）１０００（ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス社製）６０ｇを加え、完全に溶解するまで攪拌し、ほつれ防止処理剤を得た。それ以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表２に示す。

表１に示した如く、実施例１〜６は炭素と酸素と水素のみから構成され、且つ、分子構造内にエステル結合を含まない４００℃以下の加熱処理で除去することができる低熱分解性ポリエーテル高分子を含有することを特徴とするガラス繊維基材のほつれ防止処理剤を使用したため、ほつれが抑制され、且つ、低温で加熱脱油することができたために加熱処理後、石英ガラスクロスの引張強度低下が見られなかった。
一方、表２に示した如く、比較例１〜３は酢酸ビニル、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミド樹脂を用いたため、ほつれ防止処理剤消失温度が上がり、加熱処理後石英ガラスクロスの引張強度低下が見られた。

Claims (4)

1. 炭素、酸素及び水素のみから構成され、且つ、分子構造内にエステル結合を含まず、４００℃以下の加熱処理で除去することができる低熱分解性ポリエーテル高分子を含有することを特徴とするガラス繊維基材のほつれ防止処理剤。
2. 前記低熱分解性ポリエーテル高分子が、ポリアルキレングリコール及びポリアルキレンオキシドからなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１記載のガラス繊維基材のほつれ防止処理剤。
3. 請求項１又は２記載のほつれ防止処理剤が塗布されてなるガラス繊維製品。
4. 請求項１又は２記載のほつれ防止処理剤をガラス繊維基材に塗布する工程と、
   該ほつれ防止処理剤を塗布されたガラス繊維基材を所定の形状に切断する工程と、
   該切断されたガラス繊維基材を４００℃以下で加熱処理し、前記低熱分解性ポリエーテル高分子を除去する工程と、
   を含む、ガラス繊維製品の製造方法。