ガラス繊維集束剤、ガラス繊維、及びガラス繊維不織布
【課題】開繊時間を短くすることが可能であるとともに、開繊されたガラス繊維モノフィラメントの凝集を抑制することが可能となるガラス繊維集束剤と、このガラス繊維集束剤が表面に塗布されたガラス繊維、及びこのガラス繊維を用いて作製されたガラス繊維不織布を提供する。
【解決手段】エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有するガラス繊維収束剤とし、前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）を２〜５とする。
【解決手段】エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有するガラス繊維収束剤とし、前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）を２〜５とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイルカーペットやルーフィングなどの建築資材、またはプリント配線基板の材料に使用されるガラス繊維不織布、該ガラス繊維不織布の作製に適したガラス繊維、及び該ガラス繊維の表面を被覆するためのガラス繊維集束剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイルカーペットやルーフィングなどの建築資材、またはプリント配線基板の材料に使用されるガラス繊維不織布は、次の手順で作製される。
【０００３】
まず、溶融ガラスを白金製ブッシングの底面に形成された複数のノズルから引き出すことによって、ガラス繊維モノフィラメントを作製した後、該ガラス繊維モノフィラメント表面にガラス繊維集束剤を塗布し、ギャザリングシューを用いて複数本のガラス繊維モノフィラメントを一本のガラス繊維ストランド束に束ねた後、ケーキとして巻き取る。
【０００４】
次に、巻き取られたケーキからガラス繊維ストランド束を解舒しながら、例えば３〜６０ｍｍの長さに切断してチョッドストランドを作製する。
【０００５】
最後に、水溶性高分子、界面活性剤などを溶解させた白水中へチョップドストランドを投入し、プロペラ羽根等を用いて攪拌し、チョップドストランドを開繊させてガラス繊維モノフィラメントとし、パルプから紙を製造する場合と同様の方法によりメッシュコンベアー上で抄紙し、乾燥することによってガラス繊維不織布が作製される。
【０００６】
ガラス繊維不織布には、機械強度の向上、及びガラス繊維不織布の厚さの均一化を目的として、白水中でチョップドストランドを確実に一本一本のガラス繊維モノフィラメントに開繊させる必要がある。そのため、ガラス繊維不織布の作製に使用されるチョップドストランドを、白水中で容易に（素早く）ガラス繊維モノフィラメントに開繊させることが求められる。更に、一旦開繊されたガラス繊維モノフィラメントが、再び凝集しないことも要求されている。
【０００７】
特許文献１には、数平均分子量が１００００〜１００００００である水溶性高分子と界面活性剤とを含有する集束剤が塗布されることで、毛羽の発生量が少なく、白水中で容易に開繊されるガラスロービングが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３１５３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された集束剤を塗布した場合、開繊時間が短くなり、毛羽の発生が抑制されるものの、白水中において一旦開繊されたガラス繊維モノフィラメントが、再度凝集してしまうという問題が生じていた。先述したように、ガラス繊維不織布の品質を決定する要因の一つとして、ガラス繊維不織布の厚さの均一化がある。厚さが均一であるガラス繊維不織布を作製する場合、白水中で、ガラス繊維モノフィラメントが凝集することを抑制する必要がある。
【００１０】
また、集束剤中に含まれる界面活性剤としては、開繊時間を短くする為に、アルキル基の炭素数が１２〜１５であるポリオキシエチレンアルキルエーテルが多用されてきた。しかし、アルキル基の炭素数が１２〜１５であるポリオキシエチレンアルキルエーテルは、化学物質排出移動量届出制度（ＰＲＴＲ）の対象物質であり、環境保護の観点から、その使用量を抑制する必要がある。
【００１１】
本発明は、係る状況に鑑み、ＰＲＴＲの対象物質であるアルキル基の炭素数が１２〜１５であるポリオキシエチレンアルキルエーテルを使用せずとも、開繊時間を短くすることが可能であるとともに、開繊されたガラス繊維モノフィラメントの凝集を抑制することが可能となるガラス繊維集束剤と、このガラス繊維集束剤が表面に塗布されたガラス繊維、及びこのガラス繊維を用いて作製されたガラス繊維不織布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者は、これらの課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、分子中に親水性を示す部位が存在することで、白水中で容易に溶解し、チョップドストランドをガラス繊維モノフィラメントに容易に開繊させる、という一面を有している一方で、分子中にある程度の疎水性を示す部位が存在することで、白水中でもチョップドストランドの外表面を覆うことができ、そのことでガラス繊維モノフィラメントどうしが凝集することを抑制できる界面活性剤を含有するガラス繊維集束剤をガラス繊維に塗布することで、これらの問題を解決することができることを見出した。
【００１３】
すなわち本発明に係るガラス繊維集束剤は、
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有し、
前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）が２〜５であることを特徴とする。
【００１４】
また本発明に係るガラス繊維集束剤は、前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中アルキル基の炭素数が１２〜１８であることが好ましい。
【００１５】
また本発明に係るガラス繊維は、前記いずれかに記載のガラス繊維集束剤の固形物で被覆されていることを特徴とする。
【００１６】
また本発明に係るガラス繊維は、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対する前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して０．００５〜０．５質量部であることが好ましい。
【００１７】
また本発明に係るガラス繊維不織布は、前記いずれかに記載のガラス繊維を集束したガラス繊維ストランド束を３〜６０ｍｍの長さに切断し、白水中に分散させることにより作製されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るガラス繊維集束剤は、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有し、前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）が２〜５であるため、本発明に係るガラス繊維集束剤を塗布したガラス繊維により作製されたチョップドストランドは、開繊時間が短くなるとともに、開繊されたガラス繊維モノフィラメントの凝集を抑制することが可能となる。
【００１９】
本発明に係るガラス繊維不織布は、開繊後の凝集が起こり難いガラス繊維から作製されているため、厚さが均一であり、建築資材またはプリント配線基板の材料として使用することで、品質の高い建築物またはプリント配線基板を製造することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２１】
本発明のガラス繊維集束剤は、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有し、前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）が２〜５である。以下、その詳細について説明する。
【００２２】
本発明のガラス繊維集束剤は、ガラス繊維の表面を覆う用途で用いられるものである。このガラス繊維集束剤は、少なくともエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有している。エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を溶媒に溶解させ、アプリケーターなどの塗布装置により、ガラス繊維の表面に塗布されるが、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤との溶解性を考慮に入れると、エタノールやシクロヘキサン等の有機溶媒よりも、水道水、イオン交換水、及び蒸留水に溶解させることが好ましい。
【００２３】
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤は、ガラス繊維モノフィラメントを１本のガラス繊維ストランド束状に集束させる役割を果たす。ガラス繊維を白水中に投入する前において、摩擦等に起因する毛羽がガラス繊維表面に発生することを防止するために、所望の集束性を有している必要がある。一方、白水中において、ガラス繊維が集束した状態では、厚さが均一であるガラス繊維不織布を作製することができないため、チョップドストランドは容易にガラス繊維モノフィラメントに開繊される必要がある。また、ガラスの表面に存在するアニオンは疎水性であるため、安定状態となるべくガラス繊維モノフィラメントどうしが凝集してしまう虞がある。凝集防止のため、白水中において、ガラス繊維モノフィラメントは、アニオンよりも親水性である物質に覆われている必要があり、この物質によりガラス繊維モノフィラメントどうしの凝集が起こり難い状態にする必要がある。エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤は、親水性であるエチレンオキサイドを有しているため、白水中に投入する前においては、ガラス繊維モノフィラメントどうしを集束させることが可能であるとともに、白水中に投入されることにより、白水に容易に溶解し、集束力が弱くなる。そのため、白水中においてチョップドストランドは、短時間でガラス繊維モノフィラメントに開繊される。またプロピレンオキサイドは、ガラス表面に存在するアニオンよりも親水性が高く、一方、エチレンオキサイドよりも疎水性が高いため、白水中においてもガラス繊維モノフィラメント表面に存在し、開繊されたガラス繊維モノフィラメントどうしが凝集することを抑制することが可能となる。
【００２４】
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤は、以下の化学式で表すことができる。
【００２５】
【化１】
（ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ独立した自然数である。）
【００２６】
（化１）中の−Ｃ２Ｈ４Ｏ−はエチレンオキサイドであり、−Ｃ３Ｈ６Ｏ−はプロピレンオキサイドである。エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの添え字ｘ、ｙはそれぞれエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を構成するエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドのモル数を表しており、本発明におけるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのモル比（ｘ／ｙ）は２〜５である。（ｘ／ｙ）が２より小さいと、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のプロピレンオキサイドのモル数が過剰となり、白水中においてチョップドストランドはガラス繊維モノフィラメントに容易に開繊されず、ガラス繊維不織布の作製に時間を要する虞がある。一方、ｘ／ｙが５より大きいと、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数が過剰となり、白水中において、ガラス繊維モノフィラメント表面に存在するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の量が減少するために、ガラス表面のアニオンが白水に曝され、ガラス繊維モノフィラメントどうしの凝集が起こり易くなってしまう虞がある。そのため、厚さが均一であるガラス繊維不織布を作製することが困難となる虞がある。（ｘ／ｙ）の範囲としては、（ｘ／ｙ）が２〜３であることがより好ましい。
【００２７】
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのモル数の和（ｘ＋ｙ）の相加平均は、５〜２０であることが、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の合成容易性を鑑みると好ましい。
【００２８】
（化１）中のＣｚＨ（２ｚ−１）はアルキル基であり、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドと比べて水に溶けにくい性質（疎水性）を有している。エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中にアルキル基が存在することで、白水中で容易に溶解してしまい、ガラス繊維モノフィラメント表面に存在するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の量が減少することが抑制される。アルキル基のｚは、１２〜１８であることが好ましい。ｚが１２より小さいと、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤が過度の親水性となるために、白水中で容易に溶解してしまい、ガラス繊維モノフィラメント表面に存在するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の量が減少する虞がある。一方、ｚが１８より大きいと、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤が過度の疎水性となるために、白水中においてチョップドストランドがガラス繊維モノフィラメントに容易に開繊されず、ガラス繊維不織布の作製に時間を要する虞がある。また、アルキル基は、分岐を有さない直鎖状であることが、合成容易性の観点から鑑みて好ましい。
【００２９】
また本発明のガラス繊維集束剤は、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤、溶媒に加えて、シランカップリング剤、結束剤、帯電防止剤、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤以外のノニオン系界面活性剤を併用することができる。
【００３０】
その中でもシランカップリング剤は、ガラス繊維モノフィラメントの表面を有機化し、そのことによりエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤とガラス繊維モノフィラメントの付着性を高め、毛羽の発生を抑制できるため、シランカップリング剤を併用することが特に好ましい。
【００３１】
シランカップリング剤として、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−Ｎ’−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシランのようなアミノシラン類や、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(３，４ −エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランのようなエポキシシラン類、γ−クロロプロピルトリメトキシシランのようなクロルシラン類、γ−メルカプトトリメトキシシランのようなメルカプトシラン、ビニルメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのようなビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランのようなアクリルシラン類、などが挙げられる。これらを単独で使用、または２種類以上を併用することができる。
【００３２】
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤以外のノニオン系界面活性剤は、ガラス繊維モノフィラメントの集束性が良く、またエポキシ樹脂などの結束剤と比べて白水中において容易に溶解するため、ノニオン系界面活性剤を併用することが好ましい。
【００３３】
ノニオン系界面活性剤として、ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１２〜１８）エーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン−ブロックコポリマー、アルキル（Ｃ１２〜１８）ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン−ブロックコポリマーエーテル、ポリオキシエチレン樹脂酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸（Ｃ１２〜１８）モノエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸（Ｃ１２〜１８）ジエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸（Ｃ１２〜１８）エステル、グリセロール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンキャスターオイルエーテル、硬化ヒマシ油エチレンオキサイド付加物、アルキル（Ｃ１２〜１８）アミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸（Ｃ１２〜１８）アミドエチレンオキサイド付加物、グリセロール脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸（Ｃ１２〜１８）エステル、ソルビタン脂肪酸（Ｃ１２〜１８）エステル、ショ糖脂肪酸エステル、多価アルコールアルキルエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、アセチレングリコール、アセチレンアルコール、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、などが挙げられる。これらを単独で使用、または２種類以上を併用することができる。
【００３４】
本発明のガラス繊維は、本発明のガラス繊維集束剤の固形物で被覆されていることを特徴とする。
【００３５】
ガラス繊維は、溶融ガラスをガラス溶融炉に設けられた白金などで構成されたブッシングの底部の複数本の耐熱性ノズルからガラス繊維モノフィラメントとして連続的に引き出すことによって成形され、各ガラス繊維の表面には、アプリケーターなどの塗布装置により本発明に係るガラス繊維集束剤が塗布された後、ギャザリングシューで１００〜８０００本のガラス繊維モノフィラメントが束ねられて一本のガラス繊維ストランド束とされ、ガラス繊維ストランド束は一旦ドラムに巻き取ってケーキと呼ばれる状態にされる。ケーキを１３０℃で１０時間乾燥させた後、ケーキからガラス繊維ストランド束を引き出し、用途に応じてチョップドストランドなどに切断加工される。
【００３６】
本発明では、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して０．００５〜０．５質量部であることが好ましい。ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が０．００５質量部より小さいと、被覆量が少なすぎるため、均等にガラス繊維表面が被覆され難い場合もあり、ガラス繊維どうしの集束性が低下し、白水中での溶解性にムラが生じる虞がある。一方、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が０．５質量部より大きいと、塗布量の増加にもかかわらず、集束性の向上が見られず、また白水中でエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤が溶解するのに時間を要し、ガラス繊維不織布の作製時間が長くなる虞がある。より好ましい範囲としては、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して０．０１〜０．３質量部であり、更に好ましくは０．０１５〜０．２質量部である。なお本明細書では１３０℃で１０時間乾燥させた場合に揮発せずに残留した物質を固形分という。
【００３７】
本発明のガラス繊維モノフィラメントは、平均直径が５〜２５μｍのガラス長繊維であれば、作製されたガラス繊維不織布が所望の強度を有するとともに、ガラス繊維ストランド束を切断する際にガラス繊維が白水外に飛散する虞がないため好ましい。ガラス繊維モノフィラメントの平均直径のより好ましい範囲は、１０〜２０μｍである。
【００３８】
本発明のガラス繊維モノフィラメントの平均直径は、単位長さ当りのガラス繊維の質量の計測値、またはガラス繊維の密度の計測値、などからガラス繊維モノフィラメントの直径値を算出して得た値でもよく、またレーザー計測機などによりガラス繊維モノフィラメント直径を計測して得た値や、その他公知の方法で測定したものであってもよい。
【００３９】
本発明のガラス繊維は、Ｅガラス（アルカリ含有率２．０％以下）、ＡＲガラス（耐アルカリ性ガラス組成）、Ｃガラス（耐酸性のアルカリ石灰含有ガラス組成）、Ｄガラス（低誘電率を実現する組成）、Ｈガラス（高誘電率を実現する組成）、Ｓガラス（高強度、高弾性率を実現する組成）、Ｔガラス（高強度、高弾性率を実現する組成）、Ｍガラス（高弾性率を実現するベリリウムを含有するガラス組成）、ＮＥガラス（低誘電率、低誘電正接を実現する組成）などの既存の各種ガラス組成を有するガラス繊維に加え、新規性能を発現するために開発された新たなガラス組成であってもよい。
【００４０】
本発明のガラス繊維不織布は、上記のガラス繊維を集束したガラス繊維ストランド束を３〜６０ｍｍの長さに切断し、白水中に分散させることにより作製されることを特徴とする。
【００４１】
ケーキから巻き戻されたガラス繊維ストランド束は、切断機により３〜６０ｍｍの長さに切断され、チョップドストランドが作製される。チョップドストランドは、バッチ内の白水中に一度に投入（バッチ式）、あらかじめホッパーに充填されたチョップドストランドを、ホッパーの底部に設けられた振動フィーダーやスクリューを用いて、抄造速度に合わせて一定量ずつ白水中に投入（連続式）、またはガラス繊維ストランド束を白水槽の投入口付近で所定の長さに切断して作製されたチョップドストランドを連続的に直接白水中に投入（切断直接投入法）、いずれかの方法で白水中に投入される。白水中に投入されたチョップドストランドは、抄紙工程を経ることにより、ガラスペーパー状となり、該ガラスペーパーを１３０℃で乾燥させることで、ガラス繊維不織布が作製される。ガラス繊維不織布は用途に応じて所定の大きさに切断される。
【００４２】
白水としては、チョップドストランドの分散性を促進させることを目的として、水道水などの溶媒に、ポリアクリル酸ソーダ、ヒドロエチルセルロース、などの増粘剤、グリセリン脂肪酸エステル、脂肪アルコールエトキシレート、アルキルグリコシド、などの非イオン性界面活性剤を溶解させることが好ましい。
【実施例】
【００４３】
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
［ガラス繊維の作製］
ガラス溶融炉で均質に溶融されたＥガラス組成を有する溶融ガラスをガラス溶融炉に設けられた白金ブッシングの底部の複数本の耐熱性ノズルより連続的に引き出すことで、平均直径１３μｍのガラス繊維を得た。このガラス繊維の表面に、後述する実施例１〜３、比較例１〜４のガラス繊維集束剤をアプリケーターにより塗布した。その後、ギャザリングシューによりガラス繊維集束剤が塗布された５４００本のガラス繊維を集束させて２０００ｔｅｘのガラス繊維ストランド束として紙管上に巻き取って回巻体とした。次いで、この回巻体を１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた。
【００４５】
［ガラス繊維集束剤の塗布量］
（実施例１）
実施例１のガラス繊維集束剤は、以下の手順で準備し、ガラス繊維に塗布した。
（ａ）エチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙのモル比（ｘ／ｙ）が３であり、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤、（ｂ）数平均分子量１０万の水溶性高分子であるポリエチレンオキサイド、（ｃ）アマイド系カチオン界面活性剤、（ｄ）γ−アミノプロピルトリエトキシシランを、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製した。ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ａ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した。
【００４６】
（実施例２）
実施例２のガラス繊維集束剤は、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ａ）０．０４質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００４７】
（実施例３）
実施例３のガラス繊維集束剤は、（ｅ）（ｘ／ｙ）が４であり、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｅ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００４８】
（比較例１）
比較例１のガラス繊維集束剤は、（ｆ）エチレンオキサイドのモル数が３０、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイドアルキルエーテル、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｆ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００４９】
（比較例２）
比較例２のガラス繊維集束剤は、（ｇ）エチレンオキサイドのモル数が１０、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイドアルキルエーテル、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｇ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００５０】
（比較例３）
比較例３のガラス繊維集束剤は、（ｈ）エチレンオキサイドのモル数が５、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイドアルキルエーテル、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｈ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００５１】
（比較例４）
比較例４のガラス繊維集束剤は、（ｉ）（ｘ／ｙ）が８であり、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｉ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００５２】
［開繊性の評価］
以上の工程によって得られた回巻体からガラス繊維ストランド束を引き出しながら切断することで、平均長さが１３ｍｍのチョップドストランドを得た。白水として、２５℃で１０ｍＰａ・ｓの粘度となるように調製されたポリアクリル酸ソーダ水溶液を準備した。１０００ｍｌの白水をビーカーに注ぎ入れ、この白水を２００ｒｐｍで攪拌しながら４ｇのチョップドストランドを投入し、全てのチョップドストランドがガラス繊維モノフィラメントに開繊されるまでの時間を測定することによって評価した。なお全てのチョップドストランドがガラス繊維モノフィラメントに開繊されたか否かは目視により確認した。
【００５３】
［凝集性の評価］
白水を２００ｒｐｍで攪拌しながら４ｇのチョップドストランドを投入し、１２０秒間攪拌した。次いで、攪拌後の白水を抄紙することにより、２５ｃｍ×２５ｃｍのガラス繊維不織布を作製した。作製したガラス繊維不織布に存在している５ｍｍ以上のガラス繊維塊の数を目視により数え、１ｍ２当たりの個数に換算したものを凝集個数とした。そして、凝集個数により凝集性を評価した。
【００５４】
以上のように行った評価結果を表１及び２に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
表１及び２より、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイドモル比が２〜５である実施例１〜３は、いずれも１５秒以内でチョップドストランドが開繊した。また、凝集個数も１ｍ２当たり５０個以下であり、比較例１〜４と比べて、非常に凝集個数が小さくなった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のガラス繊維を用いて作製したガラス繊維不織布は、タイルカーペットやルーフィングなどの建築資材、または、プリント配線基板などの電子機器の材料として使用することができる。また他の用途についても要求性能に見合えば利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイルカーペットやルーフィングなどの建築資材、またはプリント配線基板の材料に使用されるガラス繊維不織布、該ガラス繊維不織布の作製に適したガラス繊維、及び該ガラス繊維の表面を被覆するためのガラス繊維集束剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイルカーペットやルーフィングなどの建築資材、またはプリント配線基板の材料に使用されるガラス繊維不織布は、次の手順で作製される。
【０００３】
まず、溶融ガラスを白金製ブッシングの底面に形成された複数のノズルから引き出すことによって、ガラス繊維モノフィラメントを作製した後、該ガラス繊維モノフィラメント表面にガラス繊維集束剤を塗布し、ギャザリングシューを用いて複数本のガラス繊維モノフィラメントを一本のガラス繊維ストランド束に束ねた後、ケーキとして巻き取る。
【０００４】
次に、巻き取られたケーキからガラス繊維ストランド束を解舒しながら、例えば３〜６０ｍｍの長さに切断してチョッドストランドを作製する。
【０００５】
最後に、水溶性高分子、界面活性剤などを溶解させた白水中へチョップドストランドを投入し、プロペラ羽根等を用いて攪拌し、チョップドストランドを開繊させてガラス繊維モノフィラメントとし、パルプから紙を製造する場合と同様の方法によりメッシュコンベアー上で抄紙し、乾燥することによってガラス繊維不織布が作製される。
【０００６】
ガラス繊維不織布には、機械強度の向上、及びガラス繊維不織布の厚さの均一化を目的として、白水中でチョップドストランドを確実に一本一本のガラス繊維モノフィラメントに開繊させる必要がある。そのため、ガラス繊維不織布の作製に使用されるチョップドストランドを、白水中で容易に（素早く）ガラス繊維モノフィラメントに開繊させることが求められる。更に、一旦開繊されたガラス繊維モノフィラメントが、再び凝集しないことも要求されている。
【０００７】
特許文献１には、数平均分子量が１００００〜１００００００である水溶性高分子と界面活性剤とを含有する集束剤が塗布されることで、毛羽の発生量が少なく、白水中で容易に開繊されるガラスロービングが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３１５３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された集束剤を塗布した場合、開繊時間が短くなり、毛羽の発生が抑制されるものの、白水中において一旦開繊されたガラス繊維モノフィラメントが、再度凝集してしまうという問題が生じていた。先述したように、ガラス繊維不織布の品質を決定する要因の一つとして、ガラス繊維不織布の厚さの均一化がある。厚さが均一であるガラス繊維不織布を作製する場合、白水中で、ガラス繊維モノフィラメントが凝集することを抑制する必要がある。
【００１０】
また、集束剤中に含まれる界面活性剤としては、開繊時間を短くする為に、アルキル基の炭素数が１２〜１５であるポリオキシエチレンアルキルエーテルが多用されてきた。しかし、アルキル基の炭素数が１２〜１５であるポリオキシエチレンアルキルエーテルは、化学物質排出移動量届出制度（ＰＲＴＲ）の対象物質であり、環境保護の観点から、その使用量を抑制する必要がある。
【００１１】
本発明は、係る状況に鑑み、ＰＲＴＲの対象物質であるアルキル基の炭素数が１２〜１５であるポリオキシエチレンアルキルエーテルを使用せずとも、開繊時間を短くすることが可能であるとともに、開繊されたガラス繊維モノフィラメントの凝集を抑制することが可能となるガラス繊維集束剤と、このガラス繊維集束剤が表面に塗布されたガラス繊維、及びこのガラス繊維を用いて作製されたガラス繊維不織布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者は、これらの課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、分子中に親水性を示す部位が存在することで、白水中で容易に溶解し、チョップドストランドをガラス繊維モノフィラメントに容易に開繊させる、という一面を有している一方で、分子中にある程度の疎水性を示す部位が存在することで、白水中でもチョップドストランドの外表面を覆うことができ、そのことでガラス繊維モノフィラメントどうしが凝集することを抑制できる界面活性剤を含有するガラス繊維集束剤をガラス繊維に塗布することで、これらの問題を解決することができることを見出した。
【００１３】
すなわち本発明に係るガラス繊維集束剤は、
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有し、
前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）が２〜５であることを特徴とする。
【００１４】
また本発明に係るガラス繊維集束剤は、前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中アルキル基の炭素数が１２〜１８であることが好ましい。
【００１５】
また本発明に係るガラス繊維は、前記いずれかに記載のガラス繊維集束剤の固形物で被覆されていることを特徴とする。
【００１６】
また本発明に係るガラス繊維は、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対する前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して０．００５〜０．５質量部であることが好ましい。
【００１７】
また本発明に係るガラス繊維不織布は、前記いずれかに記載のガラス繊維を集束したガラス繊維ストランド束を３〜６０ｍｍの長さに切断し、白水中に分散させることにより作製されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るガラス繊維集束剤は、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有し、前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）が２〜５であるため、本発明に係るガラス繊維集束剤を塗布したガラス繊維により作製されたチョップドストランドは、開繊時間が短くなるとともに、開繊されたガラス繊維モノフィラメントの凝集を抑制することが可能となる。
【００１９】
本発明に係るガラス繊維不織布は、開繊後の凝集が起こり難いガラス繊維から作製されているため、厚さが均一であり、建築資材またはプリント配線基板の材料として使用することで、品質の高い建築物またはプリント配線基板を製造することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００２１】
本発明のガラス繊維集束剤は、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有し、前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）が２〜５である。以下、その詳細について説明する。
【００２２】
本発明のガラス繊維集束剤は、ガラス繊維の表面を覆う用途で用いられるものである。このガラス繊維集束剤は、少なくともエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有している。エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を溶媒に溶解させ、アプリケーターなどの塗布装置により、ガラス繊維の表面に塗布されるが、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤との溶解性を考慮に入れると、エタノールやシクロヘキサン等の有機溶媒よりも、水道水、イオン交換水、及び蒸留水に溶解させることが好ましい。
【００２３】
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤は、ガラス繊維モノフィラメントを１本のガラス繊維ストランド束状に集束させる役割を果たす。ガラス繊維を白水中に投入する前において、摩擦等に起因する毛羽がガラス繊維表面に発生することを防止するために、所望の集束性を有している必要がある。一方、白水中において、ガラス繊維が集束した状態では、厚さが均一であるガラス繊維不織布を作製することができないため、チョップドストランドは容易にガラス繊維モノフィラメントに開繊される必要がある。また、ガラスの表面に存在するアニオンは疎水性であるため、安定状態となるべくガラス繊維モノフィラメントどうしが凝集してしまう虞がある。凝集防止のため、白水中において、ガラス繊維モノフィラメントは、アニオンよりも親水性である物質に覆われている必要があり、この物質によりガラス繊維モノフィラメントどうしの凝集が起こり難い状態にする必要がある。エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤は、親水性であるエチレンオキサイドを有しているため、白水中に投入する前においては、ガラス繊維モノフィラメントどうしを集束させることが可能であるとともに、白水中に投入されることにより、白水に容易に溶解し、集束力が弱くなる。そのため、白水中においてチョップドストランドは、短時間でガラス繊維モノフィラメントに開繊される。またプロピレンオキサイドは、ガラス表面に存在するアニオンよりも親水性が高く、一方、エチレンオキサイドよりも疎水性が高いため、白水中においてもガラス繊維モノフィラメント表面に存在し、開繊されたガラス繊維モノフィラメントどうしが凝集することを抑制することが可能となる。
【００２４】
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤は、以下の化学式で表すことができる。
【００２５】
【化１】
（ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ独立した自然数である。）
【００２６】
（化１）中の−Ｃ２Ｈ４Ｏ−はエチレンオキサイドであり、−Ｃ３Ｈ６Ｏ−はプロピレンオキサイドである。エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの添え字ｘ、ｙはそれぞれエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を構成するエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドのモル数を表しており、本発明におけるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのモル比（ｘ／ｙ）は２〜５である。（ｘ／ｙ）が２より小さいと、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のプロピレンオキサイドのモル数が過剰となり、白水中においてチョップドストランドはガラス繊維モノフィラメントに容易に開繊されず、ガラス繊維不織布の作製に時間を要する虞がある。一方、ｘ／ｙが５より大きいと、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数が過剰となり、白水中において、ガラス繊維モノフィラメント表面に存在するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の量が減少するために、ガラス表面のアニオンが白水に曝され、ガラス繊維モノフィラメントどうしの凝集が起こり易くなってしまう虞がある。そのため、厚さが均一であるガラス繊維不織布を作製することが困難となる虞がある。（ｘ／ｙ）の範囲としては、（ｘ／ｙ）が２〜３であることがより好ましい。
【００２７】
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのモル数の和（ｘ＋ｙ）の相加平均は、５〜２０であることが、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の合成容易性を鑑みると好ましい。
【００２８】
（化１）中のＣｚＨ（２ｚ−１）はアルキル基であり、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドと比べて水に溶けにくい性質（疎水性）を有している。エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中にアルキル基が存在することで、白水中で容易に溶解してしまい、ガラス繊維モノフィラメント表面に存在するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の量が減少することが抑制される。アルキル基のｚは、１２〜１８であることが好ましい。ｚが１２より小さいと、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤が過度の親水性となるために、白水中で容易に溶解してしまい、ガラス繊維モノフィラメント表面に存在するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の量が減少する虞がある。一方、ｚが１８より大きいと、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤が過度の疎水性となるために、白水中においてチョップドストランドがガラス繊維モノフィラメントに容易に開繊されず、ガラス繊維不織布の作製に時間を要する虞がある。また、アルキル基は、分岐を有さない直鎖状であることが、合成容易性の観点から鑑みて好ましい。
【００２９】
また本発明のガラス繊維集束剤は、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤、溶媒に加えて、シランカップリング剤、結束剤、帯電防止剤、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤以外のノニオン系界面活性剤を併用することができる。
【００３０】
その中でもシランカップリング剤は、ガラス繊維モノフィラメントの表面を有機化し、そのことによりエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤とガラス繊維モノフィラメントの付着性を高め、毛羽の発生を抑制できるため、シランカップリング剤を併用することが特に好ましい。
【００３１】
シランカップリング剤として、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−Ｎ’−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシランのようなアミノシラン類や、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(３，４ −エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランのようなエポキシシラン類、γ−クロロプロピルトリメトキシシランのようなクロルシラン類、γ−メルカプトトリメトキシシランのようなメルカプトシラン、ビニルメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランのようなビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランのようなアクリルシラン類、などが挙げられる。これらを単独で使用、または２種類以上を併用することができる。
【００３２】
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤以外のノニオン系界面活性剤は、ガラス繊維モノフィラメントの集束性が良く、またエポキシ樹脂などの結束剤と比べて白水中において容易に溶解するため、ノニオン系界面活性剤を併用することが好ましい。
【００３３】
ノニオン系界面活性剤として、ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１２〜１８）エーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン−ブロックコポリマー、アルキル（Ｃ１２〜１８）ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン−ブロックコポリマーエーテル、ポリオキシエチレン樹脂酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸（Ｃ１２〜１８）モノエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸（Ｃ１２〜１８）ジエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸（Ｃ１２〜１８）エステル、グリセロール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンキャスターオイルエーテル、硬化ヒマシ油エチレンオキサイド付加物、アルキル（Ｃ１２〜１８）アミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸（Ｃ１２〜１８）アミドエチレンオキサイド付加物、グリセロール脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸（Ｃ１２〜１８）エステル、ソルビタン脂肪酸（Ｃ１２〜１８）エステル、ショ糖脂肪酸エステル、多価アルコールアルキルエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、アセチレングリコール、アセチレンアルコール、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物、などが挙げられる。これらを単独で使用、または２種類以上を併用することができる。
【００３４】
本発明のガラス繊維は、本発明のガラス繊維集束剤の固形物で被覆されていることを特徴とする。
【００３５】
ガラス繊維は、溶融ガラスをガラス溶融炉に設けられた白金などで構成されたブッシングの底部の複数本の耐熱性ノズルからガラス繊維モノフィラメントとして連続的に引き出すことによって成形され、各ガラス繊維の表面には、アプリケーターなどの塗布装置により本発明に係るガラス繊維集束剤が塗布された後、ギャザリングシューで１００〜８０００本のガラス繊維モノフィラメントが束ねられて一本のガラス繊維ストランド束とされ、ガラス繊維ストランド束は一旦ドラムに巻き取ってケーキと呼ばれる状態にされる。ケーキを１３０℃で１０時間乾燥させた後、ケーキからガラス繊維ストランド束を引き出し、用途に応じてチョップドストランドなどに切断加工される。
【００３６】
本発明では、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して０．００５〜０．５質量部であることが好ましい。ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が０．００５質量部より小さいと、被覆量が少なすぎるため、均等にガラス繊維表面が被覆され難い場合もあり、ガラス繊維どうしの集束性が低下し、白水中での溶解性にムラが生じる虞がある。一方、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が０．５質量部より大きいと、塗布量の増加にもかかわらず、集束性の向上が見られず、また白水中でエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤が溶解するのに時間を要し、ガラス繊維不織布の作製時間が長くなる虞がある。より好ましい範囲としては、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して０．０１〜０．３質量部であり、更に好ましくは０．０１５〜０．２質量部である。なお本明細書では１３０℃で１０時間乾燥させた場合に揮発せずに残留した物質を固形分という。
【００３７】
本発明のガラス繊維モノフィラメントは、平均直径が５〜２５μｍのガラス長繊維であれば、作製されたガラス繊維不織布が所望の強度を有するとともに、ガラス繊維ストランド束を切断する際にガラス繊維が白水外に飛散する虞がないため好ましい。ガラス繊維モノフィラメントの平均直径のより好ましい範囲は、１０〜２０μｍである。
【００３８】
本発明のガラス繊維モノフィラメントの平均直径は、単位長さ当りのガラス繊維の質量の計測値、またはガラス繊維の密度の計測値、などからガラス繊維モノフィラメントの直径値を算出して得た値でもよく、またレーザー計測機などによりガラス繊維モノフィラメント直径を計測して得た値や、その他公知の方法で測定したものであってもよい。
【００３９】
本発明のガラス繊維は、Ｅガラス（アルカリ含有率２．０％以下）、ＡＲガラス（耐アルカリ性ガラス組成）、Ｃガラス（耐酸性のアルカリ石灰含有ガラス組成）、Ｄガラス（低誘電率を実現する組成）、Ｈガラス（高誘電率を実現する組成）、Ｓガラス（高強度、高弾性率を実現する組成）、Ｔガラス（高強度、高弾性率を実現する組成）、Ｍガラス（高弾性率を実現するベリリウムを含有するガラス組成）、ＮＥガラス（低誘電率、低誘電正接を実現する組成）などの既存の各種ガラス組成を有するガラス繊維に加え、新規性能を発現するために開発された新たなガラス組成であってもよい。
【００４０】
本発明のガラス繊維不織布は、上記のガラス繊維を集束したガラス繊維ストランド束を３〜６０ｍｍの長さに切断し、白水中に分散させることにより作製されることを特徴とする。
【００４１】
ケーキから巻き戻されたガラス繊維ストランド束は、切断機により３〜６０ｍｍの長さに切断され、チョップドストランドが作製される。チョップドストランドは、バッチ内の白水中に一度に投入（バッチ式）、あらかじめホッパーに充填されたチョップドストランドを、ホッパーの底部に設けられた振動フィーダーやスクリューを用いて、抄造速度に合わせて一定量ずつ白水中に投入（連続式）、またはガラス繊維ストランド束を白水槽の投入口付近で所定の長さに切断して作製されたチョップドストランドを連続的に直接白水中に投入（切断直接投入法）、いずれかの方法で白水中に投入される。白水中に投入されたチョップドストランドは、抄紙工程を経ることにより、ガラスペーパー状となり、該ガラスペーパーを１３０℃で乾燥させることで、ガラス繊維不織布が作製される。ガラス繊維不織布は用途に応じて所定の大きさに切断される。
【００４２】
白水としては、チョップドストランドの分散性を促進させることを目的として、水道水などの溶媒に、ポリアクリル酸ソーダ、ヒドロエチルセルロース、などの増粘剤、グリセリン脂肪酸エステル、脂肪アルコールエトキシレート、アルキルグリコシド、などの非イオン性界面活性剤を溶解させることが好ましい。
【実施例】
【００４３】
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
［ガラス繊維の作製］
ガラス溶融炉で均質に溶融されたＥガラス組成を有する溶融ガラスをガラス溶融炉に設けられた白金ブッシングの底部の複数本の耐熱性ノズルより連続的に引き出すことで、平均直径１３μｍのガラス繊維を得た。このガラス繊維の表面に、後述する実施例１〜３、比較例１〜４のガラス繊維集束剤をアプリケーターにより塗布した。その後、ギャザリングシューによりガラス繊維集束剤が塗布された５４００本のガラス繊維を集束させて２０００ｔｅｘのガラス繊維ストランド束として紙管上に巻き取って回巻体とした。次いで、この回巻体を１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた。
【００４５】
［ガラス繊維集束剤の塗布量］
（実施例１）
実施例１のガラス繊維集束剤は、以下の手順で準備し、ガラス繊維に塗布した。
（ａ）エチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙのモル比（ｘ／ｙ）が３であり、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤、（ｂ）数平均分子量１０万の水溶性高分子であるポリエチレンオキサイド、（ｃ）アマイド系カチオン界面活性剤、（ｄ）γ−アミノプロピルトリエトキシシランを、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製した。ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ａ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した。
【００４６】
（実施例２）
実施例２のガラス繊維集束剤は、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ａ）０．０４質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００４７】
（実施例３）
実施例３のガラス繊維集束剤は、（ｅ）（ｘ／ｙ）が４であり、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｅ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００４８】
（比較例１）
比較例１のガラス繊維集束剤は、（ｆ）エチレンオキサイドのモル数が３０、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイドアルキルエーテル、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｆ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００４９】
（比較例２）
比較例２のガラス繊維集束剤は、（ｇ）エチレンオキサイドのモル数が１０、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイドアルキルエーテル、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｇ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００５０】
（比較例３）
比較例３のガラス繊維集束剤は、（ｈ）エチレンオキサイドのモル数が５、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイドアルキルエーテル、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｈ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００５１】
（比較例４）
比較例４のガラス繊維集束剤は、（ｉ）（ｘ／ｙ）が８であり、アルキル基の炭素数が１２であるエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を、それぞれ脱イオン水に溶解させることで調製し、ガラス繊維へ塗布し、１３０℃の熱風乾燥装置で１０時間乾燥させた後における、ガラス繊維に付着しているガラス繊維集束剤の各成分の塗布割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して、（ｉ）０．０２質量部、（ｂ）０．０３質量部、（ｃ）０．０１質量部、（ｄ）０．０１質量部、となるように、脱イオン水への溶解量、アプリケーターローラーの回転速度を調整した以外は、実施例１と同様の手順で準備、塗布した。
【００５２】
［開繊性の評価］
以上の工程によって得られた回巻体からガラス繊維ストランド束を引き出しながら切断することで、平均長さが１３ｍｍのチョップドストランドを得た。白水として、２５℃で１０ｍＰａ・ｓの粘度となるように調製されたポリアクリル酸ソーダ水溶液を準備した。１０００ｍｌの白水をビーカーに注ぎ入れ、この白水を２００ｒｐｍで攪拌しながら４ｇのチョップドストランドを投入し、全てのチョップドストランドがガラス繊維モノフィラメントに開繊されるまでの時間を測定することによって評価した。なお全てのチョップドストランドがガラス繊維モノフィラメントに開繊されたか否かは目視により確認した。
【００５３】
［凝集性の評価］
白水を２００ｒｐｍで攪拌しながら４ｇのチョップドストランドを投入し、１２０秒間攪拌した。次いで、攪拌後の白水を抄紙することにより、２５ｃｍ×２５ｃｍのガラス繊維不織布を作製した。作製したガラス繊維不織布に存在している５ｍｍ以上のガラス繊維塊の数を目視により数え、１ｍ２当たりの個数に換算したものを凝集個数とした。そして、凝集個数により凝集性を評価した。
【００５４】
以上のように行った評価結果を表１及び２に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
表１及び２より、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイドモル比が２〜５である実施例１〜３は、いずれも１５秒以内でチョップドストランドが開繊した。また、凝集個数も１ｍ２当たり５０個以下であり、比較例１〜４と比べて、非常に凝集個数が小さくなった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のガラス繊維を用いて作製したガラス繊維不織布は、タイルカーペットやルーフィングなどの建築資材、または、プリント配線基板などの電子機器の材料として使用することができる。また他の用途についても要求性能に見合えば利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維の表面に塗布されるガラス繊維集束剤であって、
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有し、
前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）が２〜５であることを特徴とするガラス繊維集束剤。
【請求項２】
前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のアルキル基の炭素数が１２〜１８であることを特徴とする請求項１に記載のガラス繊維集束剤。
【請求項３】
表面が請求項１または２に記載のガラス繊維集束剤の固形物で被覆されていることを特徴とするガラス繊維。
【請求項４】
ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対する前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して０．００５〜０．５質量部であることを特徴とする請求項３に記載のガラス繊維。
【請求項５】
請求項３または４に記載のガラス繊維を集束したガラス繊維ストランド束を３〜６０ｍｍの長さに切断し、白水中に分散させることにより作製されることを特徴とするガラス繊維不織布。
【請求項１】
ガラス繊維の表面に塗布されるガラス繊維集束剤であって、
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤を含有し、
前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のエチレンオキサイドのモル数ｘとプロピレンオキサイドのモル数ｙとのモル比（ｘ／ｙ）が２〜５であることを特徴とするガラス繊維集束剤。
【請求項２】
前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤中のアルキル基の炭素数が１２〜１８であることを特徴とする請求項１に記載のガラス繊維集束剤。
【請求項３】
表面が請求項１または２に記載のガラス繊維集束剤の固形物で被覆されていることを特徴とするガラス繊維。
【請求項４】
ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量に対する前記エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドアルキルエーテル界面活性剤の固形物の質量割合が、ガラス繊維とガラス繊維集束剤の固形物の合量１００質量部に対して０．００５〜０．５質量部であることを特徴とする請求項３に記載のガラス繊維。
【請求項５】
請求項３または４に記載のガラス繊維を集束したガラス繊維ストランド束を３〜６０ｍｍの長さに切断し、白水中に分散させることにより作製されることを特徴とするガラス繊維不織布。
【公開番号】特開２０１３−３５６９７（Ｐ２０１３−３５６９７Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０５８８（Ｐ２０１１−１７０５８８）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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