JPH0930842A

JPH0930842A - 低移行性ガラス繊維用集束剤及びそれを付着させたガラス繊維

Info

Publication number: JPH0930842A
Application number: JP7206785A
Authority: JP
Inventors: Akemasa Kajita; 明正梶田
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】集束剤をつけたガラス繊維ストランドを巻き取
ったケ−キが乾燥する過程でケ−キの外周表面に集束剤
の固形分が移動し部分的に付着量のむらが出来る。この
移行を押さえて、製造したガラスクロスの品質に悪影響
が出ることを防止する。【解決手段】澱粉系の皮膜成形剤を含む集束剤にショ糖
脂肪酸エステルを澱粉１００重量部に対して１〜５０重
量部添加することにより乾燥による集束剤成分のケ−キ
表面への移行を少なくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスクロスの材
料であるガラス繊維ヤーン（以下ヤーンと呼ぶ）に使用
するガラス繊維用集束剤およびそれで処理されたヤーン
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維は摩擦、屈曲に弱いので溶融
したガラスを数百、数千個の白金ノズルから高速で引き
だしガラス繊維にすると同時に、これを保護するため集
束剤をローラー型アプリケーターあるいはベルト型アプ
リケーターなどにより付着させる。集束剤を付着させ
ガラス繊維の束であるストランドは、巻取機の巻取りコ
レットに装着されたプラスチックチュ−ブの上に、例え
ば巻取り軸に沿って切断したときの断面形状が中央部が
高くすそにいくほど薄くなる形状に巻取り、ケ−キと呼
ばれる形態にする。このケ−キはそのまま室内に放置、
あるいは５０度Ｃ程度の温度で適当な状態に予備乾燥す
る。適度に乾燥されたケ−キの外側からストランドを引
き出し、撚糸機により撚糸してヤ−ンにしてボビンに巻
取る。このストランドに付着している集束剤の一般的な
成分としては例えば、澱粉、潤滑剤、カチオン系柔軟
剤、界面活性剤、及び防腐剤等が用いられている。

【０００３】数百本のガラスフィラメントを１本のスト
ランドに接着しまとめ、撚りをかけてヤ−ンし、更にガ
ラスクロスにする工程でのあらゆる屈曲及び摩擦から糸
を保護するために集束剤中に澱粉が配合され接着剤、皮
膜形成剤として使われている。又、同じトウモロコシ澱
粉やジャガイモ澱粉の中にも性質の違う数種類の物があ
り、例えばアミロース成分を約３０％、アミロペクチン
成分を約７０％含有する通常型澱粉や、アミロース成分
を約７０％、アミロペクチン成分を約３０％含有するハ
イアミロース型澱粉とがある。前者は接着性に優れてお
り、後者は皮膜形成性に優れている。したがって、両者
の特長を生かすために混合して使う事が一般的である。

【０００４】潤滑剤はヤーンに滑りを与え、機械上での
摩擦を減少させ糸を保護するために使われている。潤滑
剤の種類としては、動植物油に水素添加した硬化油、パ
ラフィンワックス、及び高級飽和脂肪酸と高級飽和アル
コールの縮合物のような合成油がよく用いられる。カチ
オン系柔軟剤は、集束剤で接着されたヤーンを柔軟に
し、更にストランド中のフィラメント同士の摩擦等を減
少させるために、ガラス表面上に選択的に吸着し、更に
ある程度の潤滑性を示す物が使われている。例えば、テ
トラエチレンペンタミンとステアリン酸とを反応させて
得られるアマイドまたはイミダゾリン、もしくは約Ｃ₈
からＣ₁₈程の脂肪酸と分子量約６００から１８００程度
のポリエチレンイミンとの反応生成物等が用いられてい
る。界面活性剤は主に潤滑剤乳化剤として使われてお
り、例えばポリオキシエチレンポリアルキルエーテルも
しくはポリオキシエチレンアルキルエーテル等がよく用
いられている。防腐剤は、ホルマリンが一般的に使用さ
れている。

【０００５】このような集束剤を付着させたヤーンを使
用してガラスクロスを製造するが種々の問題がある。主
なものは、エアジェット織機でクロスを織る時の緯糸が
うまくエア−の噴出によって飛んでいくかどうかの飛走
性、織りあがったガラスクロスの毛羽の発生、またガラ
スクロスに付いている集束剤を熱分解により取り除く脱
油が短時間で充分出来るかどうかの脱油性等の問題点が
上げられる。飛走性、毛羽の発生に大きな影響を与えて
いると考えられているものに、ガラス繊維ストランドを
巻き取ったケーキに付けた集束剤の部分移行の現象によ
る集束剤の付着むらがある。部分移行という現象は、集
束剤を付けたガラス繊維のストランドをチュ−ブ上に巻
き取ったケーキの表面から水分が蒸発するとき、ケーキ
内部の繊維に付着している集束剤中の澱粉などの固形分
が水分の移動に伴ってケーキの表面に移動することであ
る。集束剤が内部から表面に移動し集積されるので、ケ
ーキの表面部分のガラス繊維には集束剤が多く付着し、
内部のガラス繊維には少なくなり出来上がったヤ−ンの
性質が変化する。また集束剤が多い部分はガラス繊維ス
トランド同士が接着し無理に剥がすと部分的にガラス繊
維が切断され毛羽の原因になる場合もあり、特に集束剤
が多くなった部分は廃棄されることもある。

【０００６】この問題を解決するため、多くの検討がな
され、特に澱粉については集束剤の主成分であることか
ら種々の特許が出願されている。それらの出願は、澱粉
を糊化した後においても澱粉の粒子が完全には破裂して
いない、一部膨潤粒子が残留している糊剤を含む皮膜形
成可能な接着剤を使用する例が多い。特公昭４７−４４
４７９には、環状炭化水素の澱粉エーテル及びその誘導
体を使用することにより上記目的を達成することが開示
されている。特開昭５１−４９９８７にはイソアルカン
酸の澱粉エステル物を使用し、特公昭５３−３５６３９
には、架橋エーテル化澱粉を使用し、特公平４−６３８
２５には、原料をハイアミロースコーンとし、置換度
０. ０２−０. ０５の範囲脂肪酸エステル化物を使用
し、特公平４−７６３３８には、コハク酸エステル澱粉
誘導体を使用する例が開示されている。膨潤粒子を残留
させる方法以外では、特公昭５６−３２２６１にプルラ
ンを使用する例が、特開昭５９−１８２２５３に平均分
子量２００００以上の澱粉を適量ガラス繊維に付着する
例が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような原料で構成
されたヤーン集束剤は、かなり優れた特性を持ってお
り、実際今まで使われてきた例も多い。しかし、集束剤
の部分移行については、集束剤の主成分である澱粉に直
接改良を加えているが、まだ解決されていない。種々の
改良を加えた特徴のある澱粉を使用するようになった
が、集束剤の安定性、工程性及び要求されているヤーン
の性質とのバランスを取ることが非常に難しく、いぜん
として以下の様な問題がある。１）ケーキの保管中あるいは予備乾燥中に、集束剤がケ
ーキ表面部に移行し、その部分の付着量が高くなる。そ
れによりストランドを撚りをかけるため引出す時部分的
なストランドの接着部でのガラス繊維の破壊やヤ−ンの
品質のばらつく原因になったり、表面部分の廃棄が必要
になる問題。２）エアージェット式織機による製織時において、タテ
糸が「おさ」及びエアーガイドによってたたかれ、タテ
糸であるストランド中の一部のフィラメントが切断され
ること、ヨコ糸が打ち込まれる時に、強力なエアーに噴
かれ、ヨコ糸であるストランド中の一部のフィラメント
が切断されること等により起こる製織されたガラスクロ
ス中の毛羽の問題、

【０００８】３）エアージェット式織機による製織時
に、緯糸はエアーによって打ち込まれるが、打ち込まれ
るときに、緯糸が充分エアーに乗れず、所定の位置に糸
が到達できないヤ−ンの飛走性の問題、４）製織されたガラスクロス中に残存している集束剤を
熱分解等により除去する脱油工程で脱油時、集束剤の熱
分解がスムーズに行われず、クロスに集束剤の一部が残
り、着色する脱油不良の問題等があり、すべてを満足さ
せるものではなかった。本発明は、上記のような諸問題を、乾燥による移行性の
少ない集束剤を提供しヤ−ンの品質を安定化させること
により問題点をバランス良く解決する事を目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため鋭意研究し、澱粉を含む集束剤中にショ糖
脂肪酸エステルを配合した組成物が乾燥による集束剤の
移動を起しにくいことを発見し、これらの問題を解決し
たものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に使用される集束剤に必須
の基本的な成分は澱粉糊である。本発明で使用する澱粉
糊用の澱粉には前述したように種々の加工品があり、以
下の態様のものを含んでいる。天然の未加工澱粉、例え
ばトウモロコシやジャガイモ（ポテト）等の澱粉、よび
それらの化学変性物、例えばヒドロキシアルキル化の様
なエーテル化物、アセチル化の様なエステル化物、エピ
クロロヒドリン等の架橋剤によって反応せしめた架橋化
物、酸処理など公知の澱粉分子量を小さくし、粘度を低
くした低粘度化物等がある。これらの澱粉を使用した従
来の集束剤の配合を具体的に例示すれば、澱粉系材料、
２重量％ー１０重量％、潤滑剤、０．２重量％ー５重量
％、カチオン系潤滑剤０．０３重量％ー１．０重量％、
界面活性剤０．０５重量％ー１．０重量％、防腐剤
０．１重量％ー０．５重量％のようなものがある。しか
し、本発明のショ糖脂肪酸エステルは、集束剤中の澱粉
の主にアミロ−ス成分のラセン体に包みこまれた複合体
を作ることによって澱粉の移動を押さえるものであるか
ら前述の澱粉を含む集束剤であれば、ショ糖脂肪酸エス
テルとの混合に問題のないかぎり上記例示の集束剤配合
に限定されるものではない。本発明に使用されるショ糖
脂肪酸エステルは、脂肪酸とサッカロースの脱水縮合物
であるが、脂肪酸の種類及び付く数によって無数の種類
が存在する。

【００１１】但し、ここで使われるショ糖脂肪酸エステ
ルのモノカルボン酸の直鎖部分は澱粉のラセン状のアミ
ロ−スの構造中に包みこまれた複合体を形成する目的で
使われており、したがって望ましくはＣ4 以上の直鎖、
更に望ましくはＣ10以上の直鎖物が使用される。具体的
には、Ｃ₁₂のラウリン酸、Ｃ₁₄のミリスチン酸、Ｃ₁₆の
パルミチン酸、Ｃ₁₈のステアリン酸、Ｃ₂₁のベヘン酸、
Ｃ₁₈のオレイン酸などの直鎖飽和、直鎖不飽和脂肪酸が
ある。

【００１２】付く数については、調合した集束剤が安定
性の問題を起こさない限り付けることができる。即ち、
サッカロ−スのＤ−グルコース部分の２、３、４、６の
水酸基を含む位置及びＤ−フルクトース部分の１、３、
４、６の水酸基を含む位置に付くことが可能である。具
体的に例示すると、サッカロ−スラウレ−トモノエステ
ル、あるいはこれとジ、トリ、ポリ、エステルとの混合
物、サッカロ−スミリステ−トモノエステル、あるいは
これとジ、トリ、ポリ、エステルとの混合物、サッカロ
−スパルミテ−トモノエステル、あるいはこれとジ、ト
リ、ポリエステルとの混合物、などのような直鎖脂肪酸
とサッカロ−スのモノエステル、あるいはこれとジ、ト
リ、ポリ、エステルとの混合物など公知の直鎖飽和、直
鎖不飽和脂肪酸とサッカロースの脱水縮合物が挙げられ
る。ショ糖サッカロ−スエステルは水に難溶性のジエス
テル、トリエステルを含んでいてもモノエステルが５０
％以上あれば透明に溶かす事ができ使用上差支えない事
が多い。この様に、ショ糖サッカロ−スエステル自体が
難溶性のものであってもなんらかの手段で水に溶けるも
のであれば使用可能である。サッカロースは澱粉と同じ
糖質であることから、澱粉との相溶性も良く、集束剤の
接着性及び皮膜形成性に悪影響を及ぼすことがない。ま
た、金属類を含んでいないこと及び、澱粉より分子量が
小さいことから澱粉以上に脱油しやすい。本発明に使用
するショ糖脂肪酸エステルは１種だけを他の澱粉系の成
分を含む集束剤用化合物と混合して使用しても良く、２
種類以上を混合して使用しても良い。

【００１３】集束剤中のショ糖脂肪酸エステルの含有量
は、好ましくは０. ００５−１０．０重量％で、更に好
ましくは０. ０１−２. ００重量％で、特に好ましくは
０．０２−０. ５０重量％である。０．００５重量％以
下では移行性が低下せず、１０重量％以上では移行性が
変化しない。集束剤中のショ糖脂肪酸エステルと澱粉系
成分との重量配合比率は、１部：１００部ー５０部：１
００部の範囲であることが望ましい。１部：１００部以
下では移行性が低下せず、５０部：１００部以上では移
行性に変化がない。

【００１４】本発明のショ糖脂肪酸エステルを含有する
集束剤は、紡糸するときガラス繊維ストランドに付着さ
せるが、そのストランドは、ガラス組成、フィラメント
の直径、フィラメントの断面形、ストランドを構成する
フィラメント数により限定されるものではない。ヤーン
に付着しているショ糖脂肪酸エステルを含有する集束剤
は固形分量で、０. ０５−１０. ００重量％、好ましく
は０. １０−３. ００重量％で、特に好ましくは０. ３
０−１. ００重量％である。集束剤の付着量が０. ０５
重量％以下では集束剤としての効果がなく、１０. ０重
量％以上ではヤーンが硬くなりすぎてガラスクロス製造
上問題が起きる。本発明のショ糖脂肪酸エステルの作用
は良くわからないが澱粉中のアミロ−スがショ糖脂肪酸
エステルを包み込むので、ガラス繊維に集束剤を塗布
後、ケーキ内の集束剤が冷却される過程においてサイズ
の粘度が増加する作用により乾燥中の澱粉の移動が少な
くなるのであろうと推測されている。また、澱粉皮膜が
柔軟でしかも強くなり、高速のエアジェット織機での機
械的損傷が少なく毛羽の発生が押さえられる。

【００１５】以下実施例により本発明を詳細に説明す
る。

【実施例１】ハイアミロース型エーテル化トウモロコシ
澱粉を２ｋｇ、通常型エステル化低粘度化トウモロコシ
澱粉を２ｋｇ秤量し、８０ｋｇの水に分散する。更に、
商品名：Ｓ−１６７０（MITSUBISI-KASEI FOODS CORP.
社製）として知られる、サッカロースステアレート（モ
ノエステル７５％、ジ、トリ、ポリ、エステル２５％）
を１００ｇを秤量し、上記澱粉懸濁液に添加する。これ
を加熱昇温し、９５℃で３０分間糊化した後、６５℃ま
で冷却する。別に、あらかじめ加熱溶解しておいた水素
添加植物油７００ｇ、パラフィンワックス７００ｇ、及
び乳化剤（ポリオキシエチレンポリプロピレンエーテ
ル）２００ｇを秤量し、ホモミキサーで攪拌しつつ熱湯
を加えて、反転後５分間攪拌を続けてから熱湯で希釈し
４ｋｇとする。又、別容器にテトラエチレンペンタミン
とステアリン酸の縮合物の酢酸活性化物を２００ｇ秤
り、熱湯を加えて３ｋｇとしておく。ホルマリンは１０
０ｇ秤取り、１０倍にうすめておく。６５℃の澱粉糊液
に油の乳化液、カチオン系柔軟剤の水溶液、そしてホル
マリン水溶液を順次加えた後、湯を加えて総重量１００
ｋｇに合わせて、６０℃で保温する。本発明の集束剤を
０. ９０重量％付着させたヤーンを用い、高速エアージ
ェト式織機（津田駒工業社製ＺＡ型）にて製織されたガ
ラスクロスの品質及びヤーンの飛走性を表１に示す。表
１中のサイズ移行指数は、ガラス繊維ストランドのケ−
キの表面の最高付着量を示す部分の付着率をプラスチッ
クチュ−ブに近い中心部の最低付着量を示す部分の付着
率で割った値で、値が小さい程サイズの部分移行程度が
小さいことを表す。毛羽の評価は、織機で織った後のク
ロス表面の毛羽を数えて８ランクに分けた基準と比較し
た。１が最も少なく、８が最も多いことを示し、２−３
以下であれば通常の使用には充分耐えるものである。飛
走性は、織機にヤーンをヨコ糸として打ち込み、到達タ
イミングを測定機によって測った結果と、織機停台回数
等の製織性を総合判定して、８ランクに分けたもので、
いずれも値の小さい方が優れた結果の得られたことを示
す。脱油性は、クロスの加熱脱油（３５０℃、２０時
間）をした後、白度や着色（脱油不良）を総合判定して
８ランクに分けた基準と比較した、値の小さい方が優れ
た結果の得られたことを意味する。

【００１６】

【実施例２】ハイアミロース型エーテル化トウモロコシ
澱粉２. ０重量％、通常型エステル低粘度化トウモロコ
シ澱粉２. ２重量％、サッカロースステアレート（Ｓ−
１６７０）０. ０５重量％、水素添加植物油０. ７重量
％、パラフィンワックス０.８％、テトラエチレンペン
タミンとステアリン酸の縮合物の酢酸活性化ぶつ０.２
重量％、乳化剤０. ２重量％、ホルマリン０. ０３重量
％（純分１００％換算）び水９４重量％からなる本発明
の集束剤をガラス繊維に対し固形分で０. ９２重量％付
着させたヤーンを高速エアージェット式織機（津田駒工
業社製ＺＡ型）にて製織し、そのガラスクロスの品質及
びヤーンの飛走性を表１に示す。

【００１７】実施例３ハイアミロース型エーテル化トウモロコシ澱粉１. ９重
量％、通常型エステル化トウモロコシ澱粉１. ９重量
％、サッカロースラウレート（モノエステル７５ジ、ト
リ、ポリ、エステル２５％MITSUBISI-KASEI FOODS COR
P. 社製）０. ２重量％、水素添加植物油０. ７重量
％、パラフンワックス０. ７重量％、テトラエチレンペ
ンタミンとステアリン酸の縮合物の酸活性化物０. ２重
量％、乳化剤０. ２重量％、ホルマリン０. ０３重量％
（純分１００％に換算）及び水９４重量％からなる本発
明の集束剤を０. ８重量％付着させヤーンを用い、高速
エアージェット式織機（津田駒工業社製ＺＡ型）にて製
織し、そのガラスクロスの品質及びヤーンの飛走性を表
１に示す。

【００１８】実施例４ハイアミロース型エーテル化トウモロコシ澱粉２. ０重
量％、通常型エステル低粘度化トウモロコシ澱粉２. ０
重量％、サッカロースブチレート（モノエステ７５％、
ジ、トリ、ポリ、エステル２５％）０. ５重量％、水素
添加植物油０.６５重量パラフィンワックス０. ７重量
％、テトラエチレンペンタミンとステアリン酸の合物の
酢酸活性化物０. ２重量％、乳化剤０. ２重量％、ホル
マリン０. ０３重量％（純分１００％に換算）及び水９
４．４重量％からなる本発明の集束剤を０. ８２重量％
付着させたヤーンをい、高速エアージェット式織機（津
田駒工業社製製ＺＡ型）にて製織し、そのガラスクロス
の品質及びヤーンの飛走性を表１に示す。

【００１９】実施例５ハイアミロース型エーテル化トウモロコシ澱粉２. ０重
量％、通常型エステル低粘度化トウモロコシ澱粉２. ０
重量％、サッカロースステアレート（Ｓ−１６７０）
０. ０３重量％、サッカロースブチレート（モノエステ
ル７５％、ジ、トリ、ポリ、エステル２５％）０. ０５
重量％、水素添加植物油０. ７重量％、パラフィンワッ
ス０. ８重量％、テトラエチレンペンタミンとステアリ
ン酸の縮合物の酢酸活性ぶつ０. ２５重量％、乳化剤
０. ２重量％、ホルマリン０. ０３重量％（純分１００
％換算）及び水９３．９重量％からなる本発明の集束剤
を０.９２重量％付着させたヤーンを用い、高速エアー
ジェット式織機（津田駒工業（株）製ＺＡ型）にて製織
し、そのガラスクロスの品質及びヤーンの飛走性を表１
に示す。

【００２０】比較例１ショ糖脂肪酸エステル０. ０５重量％の代わりに水を添
加することを除いては、実施例１と同様にしてガラスク
ロスを製織し、得られたガラスクロスの品質及びヤーン
の飛走性を表１に示す。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は澱粉とショ
糖脂肪酸エステルを集束剤中に存在させることによっ
て、その集束剤の付着したガラス繊維ストランドを巻き
取ったケ−キの集束剤が乾燥による表面へ部分移行する
量を少なくすることができる。その結果ガラス繊維スト
ランドに付着した集束剤の量のばらつきが少なくなり、
ガラス繊維ストランドに撚りをかけて作ったヤ−ンの品
質が安定し変化が小さくなりガラスクロスの毛羽の減
少、ヤ−ンの安定な飛走性、及び優れた脱油性を示して
いる。また品質上の効果のほか、成分の表面移行が少な
くなり、ストランドのケーキ最外層部の集束剤の多い部
分の廃棄量が減少するという経済的な効果も有してい
る。

【００２２】

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】澱粉を含むガラス繊維用集束剤においてシ
ョ糖脂肪酸エステルを配合したことを特徴とするガラス
繊維用集束剤。
【請求項２】澱粉１００重量部にたいするショ糖脂肪酸
エステルの配合比率が１−５０重量部である請求項１の
集束剤。
【請求項３】請求項１の集束剤を固形分で０. ０５−１
０. ０重量％付着させたガラス繊維ヤーン。