JPS60209072A - ガラス繊維結合剤 - Google Patents

ガラス繊維結合剤

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JPS60209072A
JPS60209072A JP59059735A JP5973584A JPS60209072A JP S60209072 A JPS60209072 A JP S60209072A JP 59059735 A JP59059735 A JP 59059735A JP 5973584 A JP5973584 A JP 5973584A JP S60209072 A JPS60209072 A JP S60209072A
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JP
Japan
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parts
glass fiber
weight
binder
present
Prior art date
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Pending
Application number
JP59059735A
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English (en)
Inventor
下村 利夫
茨木 行光
二宮 善吾
横山 満寿美
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
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  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特定の水性樹脂分散体を主剤としたガラス繊維
結合剤に関し、さらに詳細には、特定の無機質ポリマー
と有機質ポリマーとが特定のシリル基含有単量体を介し
て架橋結合された形の、無機−有機という複合になる、
ガラス繊維に対して強固な結合力を有すると共に、無着
色性にもすぐれた結合剤に関する。
ビルの高層化および地下街の拡張化に伴って、最近では
、火災の多発とその被害の甚大さとが問題とな択そのた
めに建築材料の不燃化がめられているし、また冷暖房関
係の普及化に伴って、断熱材に対する要求もあって、ガ
ラス繊維製品が建築材料として注目を集め、脚光を浴び
るに至っている。
ところで、従来よシガ2ス繊維ボンデットマットは断熱
性にすぐれてお夛、加えてガラス繊維自体が不燃性であ
る処から、建築材料として広く利用されているものの一
つである。
しかしながら、ガラス繊維をマットにするための結合剤
としては、通常、水溶性フェノール樹脂が用いられてい
る処から、ガラス繊維の不燃性が損われるのが常であっ
た。
加えて、かかる水溶性フェノール樹脂はホルマリン臭気
が強いという厄介な問題もあって、この種のガラス繊維
ボンデットマットの製造時において屡々公害問題にまで
なっている。
また、フェノール樹脂は黄変するためにガラス繊維ボン
デットマットもまた着色してお択こうしたマットが天井
材などの建材として用いられる場合には、その表面を塗
装せしめるなどして、わざわざ加工する必要があった。
他方、ガラス繊維の結合剤としては、珪酸ナトリウム水
溶液の如き無機質接着剤の使用も考えられるが、珪酸ナ
トリウムは不燃性を損わないものの、ナトリウム分がガ
ラス繊維を劣化せしめる処から、およそ使用に不向きで
あると言えよう。
その点、こうしたナトリウム分の比較的少ないものとし
てはコルイド珪酸があ択ガラスa維を劣化させると七は
ないものの、結合力に欠けるし、得られるガラス繊維ボ
ンデットマットにしても弾性などの物性が悪いといった
欠点があった。
また、合成樹脂エマルジョンもガラス繊維結合剤として
考えられるけれども、旧来の合成樹脂エマルジョンをそ
のまま用いる限シにおいては、上記した水溶性フェノー
ル樹脂に見られるような着色こそないものの、該フェノ
ール樹脂と同様、ガラス繊維の不燃性を損うという欠点
がある。
しかるに、本発明者らは合成樹脂エマルジョンがガ−)
ス繊維に対する結合力くすぐれ、それ自体が無着色性で
ある点と、コロイダルシリカの如き無機質接着剤が不燃
性である点とに着目して鋭意検討を重ねた結果、ここに
不燃性と結合力とその他の諸性能とを満足させうる結合
剤として、コロイダルシリカなる無機質ポリマーと特定
の単量体からの有機質ポリマーとを、乳化重合過程で、
特定のシリル基含有単量体を介して強固に架橋結合せし
めた形の水性樹脂分散体を用いるときは、目的とした無
機−有機なる強固な複合塗膜が得られることを見出すに
及んで、本発明を完成させるに到った。
すなわち、本発明は(a)アクリル酸もしくはメタクリ
ル酸のアルキルエステルの100重量部(固型分換算;
以下同様)、あるいは該(メタ)アクリル酸とさらに必
要によシアルクニルベンゼンおよび/またはα、I−エ
チレン性不飽和カルボン酸との混合物の100重量部に
対し、0.1〜15重量部となる割合の(b)−分子内
にα、l−エチレン性不飽和二重結合とアルコキシシリ
ル基とを含有する単量体(以下、これをシランモノマー
と略記する。)と、20〜500重量部となる割合の(
c)コロイダルシリカとを必須の原料成分として、これ
らの各原料成分を水中にて、陰イオン性界面活性剤およ
び/または非イオン性界面活性剤の存在下、乳化重合せ
しめて得られる水性樹脂分散体を主剤とした、不燃性で
無着色性で、しかもガラス繊維に対する優れた結合力を
もった極めて有用なるガラス繊維結合剤を提供するもの
である。
したがって、本発明の結合剤としては、第一に、(メタ
)アクリル酸アルキルエステル(、)の100重量部に
対して不飽和二重結合とアルコキシシリル基とを併せ有
するシランモノマー(b)を0,1〜15重量部使用す
ることが、第二に、これら(メタ)アクリル酸アルキル
エステル(a)と72ン七ツマ−(b)とに加えて、さ
らに20〜500重量部のコロイダルシリカ(c)を使
用することが、第三に、前記した(1)、 (b)。
(c)なる必須原料成分を水中において陰イオン性およ
び/lたは非イオン性界面活性剤の存在下に乳化重合せ
しめることが、それぞれ必須の要件である。
これら三つの要件が同時に満されて始めて、目的とする
優れたガラス繊維結合力、不燃性および無着色性を兼備
したガラス繊維結合剤として極めて有用なる水性樹脂分
散体が得られるのである。
このように、本発明の結合剤が優れた効果を発現するの
かについて確実な理由は判明していないけれども、乳化
重合のさい、シランモノマー(b)と、コロイダルシリ
カ(C)の表面に存在するヒトミキシル基とが反応して
架橋結合され、その結果として、有機−無機ハイブリッ
ド型エマルジョ/が形成されるものと考えられ、さらに
進んでコロイダルシリカ(e)表面のヒドロΦシル基が
ガラス繊維の表面に存在するヒドロキフル基とも反応し
て架橋結合を生じ、それによってガラス繊維表面に無機
−有機の強固なる複合皮膜が形成されるためであると考
えられる。
また、本発明においては乳化重合過程でシランモノマー
(b)トコロイダルシリカ(c)との架橋結合の形成が
為される一方で、該モノマー(b)と前記(メタ)アク
リル酸アルキルエステル(、)との重合化も達せられる
ため罠、有機ポリマーと無機ポリマーとの相溶性も良好
となり、その結果は、本発明結合剤の主剤たる水性樹脂
分散体の安定性もまた良好となシうるのである。
このように、本発明の結合剤は有機ポリマーの有するフ
ィルム形成能や柔軟性などの特長と、無機ポリマーの有
する硬さ、不燃性およびガラス繊維に対する優れた親和
性などの特長とを兼ね備えたものであシ、そのために優
れたガラス繊維結合力と不燃性と無着色性とを併せ有す
る皮膜を与えるものと考えられる。
ここにおいて、前記した(メタ)アクリル酸のアルキル
エステル(、)として代表的なものKは、(メタ)アク
リル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)ア
クリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸−1so−
ブチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(
メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸デシル
、(メタ)アクリル酸ドデシルまたは(メタ)アクリル
酸ステアリルの如き。
アクリル酸もしくはメタクリル酸C5〜C18なる一価
アルコールとのエステルがある。
また、前記したアルケニルベンゼンとして代表的なもの
には、スチレン、α−メチルスチレンまたはビニルトル
エンなどかあシ、他方、前記したα、β−エチレン性不
飽相カルボン酸として代表的なものには、(メタ)アク
リル酸。
クロトン酸、イタコン酸、(無水)マレイン酸またはフ
マル酸などがある。
さらに、前記した7ランモノマー、すなわち−分子中に
α、β−エチレン性不飽和二重結合とアルコキ7シリル
基とを併せ有する単量体(b)として代表的なものには
、ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジ−β−メトキ
シエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル
トリス−β−メトキシエトキシシ2ンまたはr−メタク
リpキシグロビルトリメトキシシランの如きジーまたは
トリーアルコキシシラン系化合物がある。
さらにまた、前記したコロイダルシリカ(c)とはS1
0.を基本単位とする水中分散体を指体するものであっ
て1本発明においては4〜100μmなる粒子径をもっ
たものが適する。
当該コロイダルシリカ(e)としては酸性側と塩基性側
との双方があるが、かかる分散液の酸性か塩基性かそれ
ぞれの状態は乳化重合時における条件によって適宜選択
すればよい。
そのうち、酸性側のコロイダルシリカとしては「スノー
テックスOJ [日量化学工業■製品〕などが市販され
ているし、他方、塩基性側のコロイダルシリカとしては
1スノーテックス20,30.40.NおよびCJ (
同上社製品)などが市販されているが、これらはいずれ
も本発明において有効に適用することができる。
そして、前掲された如き各必須原料成分(a)、 (b
)および(c)の使用割合、固型分換算による重量比と
しては、(、) : (b) :(c)= 100 :
 0.1〜15:20〜500、好ましくは100:0
.2〜10:30〜250なる範囲内が適当である。
前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a)の10
0重量部に対してシランモノマー(b)の使用割合が0
.1重量部未溝訃となる場合には、このシランモノマー
(b)とコロイダルシリカ(8俵面のヒドロキシル基と
の反応性が不十分となるために、皮膜の耐久性が不良と
なシ易い上に、ガラス繊維との結合力もまた低下するし
、逆に15重量部を越える場合には、どうしてもコロイ
ダルシリカ(c)との反応が行き過ぎてしまうために、
目的とする水性樹脂分散体は愚か、この種の分散体の収
得すら危うくするし、よしんば得られたとしても長期保
存の安定性が悪くなるという欠点が出てくるので、いず
れの場合も好ましいものとは言えない。
他方、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a)
の100重量部に対してコロイダルシリカ(c)の使用
割合が20重量部未満となる場合には、離燃性の効果が
有効には発現され得なく、シたがってガラス繊維自体の
不燃性を損ねる結果となシ易くなるし、逆に500重量
部を越える場合には、造膜性が不良となシ、その結果は
ガラス繊維に対する結合力の低下につながることになる
ので、いずれの場合も好ましいものとは言えない。
また、前記した陰イオン性界面活性剤および/または非
イオン性界面活性剤としてそれぞれ代表的なものには、
アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルスル
ホン酸ナトリウム、アルキルアリルポリエーテル硫酸塩
またはアルカリ可溶性オリゴマー類などの陰イオン性界
面活性剤、他方、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルまたはポ
リオキシエチレン−ポリオキシプロピレン・プ日ツク共
重合体などの非イオン性界面活性剤がある。
本発明の結合剤は、以上に掲げられた各必須原料成分を
反応せしめて得られる水性樹脂分散体を主剤として含ん
で成るものであるが、本発明結合剤には、さらに必要に
応じて、可塑剤、溶剤、増粘剤、防腐剤または消泡剤な
どの如き公知慣用の各種添加剤を混合することもできる
また本発明においては、前記水性樹脂分散体の調製時に
おいて、水を媒体とするtlかに、水と混和性のある有
機溶剤をも併用した形の、いわゆる水性媒体を用いて乳
化重合を行なうことを何ら妨げるものではないが、本発
明においては、通常、水中で乳化重合が行なわれるため
に1本発明の結合剤は水で希釈することができるし、し
かもこの結合剤が乾燥硬化される以前に用いられた機器
などの洗浄も水で簡単に行なうこともできるなど、極め
て取シ扱いが容易であるという利点を有する。
さらに、本発明の結合剤は化学的に安定であって、しか
吃黄変などが起らない処から、ガラス繊維の美観を損な
うこともなく、本発明結合剤を用いて得られる製品の表
面などに塗料を施すなどの仕上げ加工に対しても何ら支
障を来たすことがない。
加えて、本発明の結合剤中には臭気の強いホルマリンが
含まれていなく、また火災の危険を伴なう溶剤も殆んど
使用されていないという点も、本発明の結合剤の取)扱
いを極めて容易にしている。
かくして得られる本発明のガラス繊維結合剤は水で固型
分濃度が約2%になるように希釈されて、ガラス繊維ボ
ンデットマット製造用の主剤成分として適用されるほか
に、ガラス繊維製造用の集束剤としても適用できる。
次に、本発明を実施例および比較例によシ具体的に説明
するが、部および%は特に断シのない限)、すべて重量
基準であるものとする。
実施例 1 (1) 重合性モノマー類 2−エチルへキシルアクリレート 40部メチルメタク
リレート 55部 γ−メタクリロ中ジプロピルトリ 5部メトキシシラン (2)界面活性剤類 ラウリルスルホン酸ナトリウム 3部 (3) コロイダルシリカ 「スノーテックス50J 650部 (固型分ミ30%) (4)イオン交換水 99部 (52重合開始剤類 過硫酸アンモニウム 0.5部 亜硫酸水素ナトリウム 0.2部 四ツロフラスコに、界面活性剤、コロイダルシリカおよ
びイオン交換水を仕込んで窒素気流中で60℃まで昇温
し、次いで重合開始剤類を添加し、さらに重合性モノマ
ー類の混合物を3時間に亘って滴下したが、とのさいの
反応温度は60〜70℃なる範囲に詞整した。
−滴下終了後も同温度範囲に2時間保持しつつ攪拌下に
反応を継続させ、次いで冷却して約14%アンモニア水
でpHを8〜9に調節して、固型分が55%なる安定な
目的水性樹脂分散体を得た。
実施例 2〜6 各原料成分の仕込み割合を第1表に示されるように変更
した以外は、実施例1と同様にして安定なる目的水性樹
脂分散体を得た。
比較例 1〜4 各原料成分の仕込み割合を第2表に示されるように変更
した以外は、実施例1と同様にして対照用の水性樹脂分
散体を得た。
各実施例および比較例で得られたそれぞれの水性樹脂分
散体を固型分濃度が10%になるように水で希釈し、次
いで各希釈液をガラス繊維のマツ)Ic対して乾燥時の
付着量が5%となるようにサイジングを行ない、250
℃で加熱成形して、ガラス繊維を結合せしめた。
かくして得られたそれぞれの結合製品についての不燃性
、耐着色性および接着性を評価した結果は、第3表にま
とめて示す。
なお、上記各性能の評価判定基準は次の通シである。
まず、不燃性の場合は ○・・・・・・燃えにくい X・・・・・・炎をあげて燃える 次に、耐着色性の場合は ○・・・・・・250℃の熱処理にも変色しないX・・
・・・・250℃の熱処理で黄変するさらに、接着性の
場合は

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 いずれの原料成分も固型分換算で、(a)アクリル酸も
    しくはメタクリル酸のアルキルエステルの、さらに必要
    によジアルケニルベンゼンおよび/またはα、l−エチ
    レン性不飽和カルボン酸の100重量部に対して、(b
    )−分子内にα。 I−エチレン性不飽和二重結合とアルコキシシリル基と
    を含有する単量体の0.1〜15重量部と、(C)コロ
    イダルシリカの20〜500重量部となる割合で、これ
    ら上記の各原料成分を水中にて、陰イオン性界面活性剤
    および/または非イオン性界面活性剤の存在下、乳化重
    合せしめて得られる水性樹脂分散体を主剤としてなるガ
    ラス繊維結合斉L
JP59059735A 1984-03-28 1984-03-28 ガラス繊維結合剤 Pending JPS60209072A (ja)

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