(57)【要約】  １種以上の膜形成剤、少なくとも一種のカップリング剤、並びに（ポリ）エチレンアミン及びＣ5〜Ｃ20不飽和脂肪酸から合成される脂肪族アミド潤滑剤を含有する、サイズ組成物が提供される。脂肪酸は、好ましくは共役脂肪酸であり、（ポリ）エチレンアミンは、好ましくはテトラエチレンペンタミンである。脂肪族アミド潤滑剤は、マレイン酸化ゴム又はカルボキシル化ゴムによって就職されてよい。このサイズは、有利には、湿式使用のチョップドストランドガラスのようなガラスファイバーに適用され、屋根板のような屋根葺き用複合材を形成するために使用される。脂肪族アミド潤滑剤は、加硫機構を介して、ガラス及びアスファルトの間の界面結合を促進する。脂肪族アミドの不飽和は、ガラスファイバーの表面エネルギーを変化させ、ガラスをアスファルトに対して更に適合性にし、ガラス及びアスファルト間の適合性を高め、低下した界面張力を介してガラス／アスファルト相互作用を改善する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスファイバーのためのサイジング組成物であって、
少なくとも一種の膜形成性ポリマーと、
１種以上のシランカップリング剤と、
（ポリ）エチレンアミン及び不飽和共役Ｃ5〜Ｃ20脂肪酸から合成された脂肪族アミド潤滑剤と、
を含有することを特徴とする組成物。
【請求項２】
前記（ポリ）エチレンアミンが、テトラエチレンペンタミン、 ジエチレントリアミン、テトラエチレントリアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、メチレンテトラミン、及びペンタエチレンヘキサミンからなる群から選択される請求項１に記載のサイジング組成物。
【請求項３】
前記１種以上のシランカップリング剤が、アミノシランカップリング剤及びビニルシランカップリング剤を含む請求項２に記載のサイジング組成物。
【請求項４】
更に、二次潤滑剤、ｐＨ調節剤、粘性修飾剤、殺生物剤、グリコール、及びグリコールエーテルからなる群から選択される成分を含む請求項２に記載のサイジング組成物。
【請求項５】
前記脂肪族アミド潤滑剤が、エラストマー材料を組込むことによって変性されている請求項１に記載のサイジング組成物。
【請求項６】
前記エラストマー材料が、マレイン酸化ゴム及びカルボキシ化ゴムからなる群から選択される請求項５に記載のサイジング組成物。
【請求項７】
前記少なくとも一種の膜形成性ポリマーが、全固体の３０〜８０重量％の量で前記サイジング組成物中に存在し、前記１種以上のシランカップリング剤が、全固体の５〜３０重量％の量で前記サイジング組成物中に存在し、また前記脂肪族アミド潤滑剤が、全固体の５〜３０重量％の量で前記サイジング組成物中に存在する請求項１に記載のサイジング組成物。
【請求項８】
少なくとも１種の膜形成性ポリマーと、
１種以上のシランカップリング剤と、
（ポリ）エチレンアミン及び不飽和Ｃ5〜Ｃ20脂肪酸から合成される脂肪族アミド潤滑剤と、
を含むサイジング組成物でサイズ処理された、複数のガラスファイバーを含むことを特徴とする補強された複合材屋根葺き材料。
【請求項９】
前記脂肪酸が、共役脂肪酸である請求項８に記載の複合材屋根葺き材料。
【請求項１０】
前記１種以上のシランカップリング剤が、アミノシランカップリング剤及びビニルシランカップリング剤を含む請求項８に記載の複合材屋根葺き材料。
【請求項１１】
前記（ポリ）エチレンアミンが、テトラエチレンペンタミン、 ジエチレントリアミン、テトラエチレントリアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、メチレンテトラミン、及びペンタエチレンヘキサミンからなる群から選択される請求項８に記載の複合材屋根葺き材料。
【請求項１２】
前記脂肪族アミド潤滑剤が、マレイン酸化ゴム及びカルボキシルかゴムからなる群から選択されるエラストマー材料で変性されている請求項８に記載の複合材屋根葺き材料。
【請求項１３】
前記少なくとも一種の膜形成性ポリマーが、全固体の３０〜８０重量％の量で前記サイジング組成物中に存在し、前記１種以上のシランカップリング剤が、全固体の５〜３０重量％の量で前記サイジング組成物中に存在し、また前記脂肪族アミド潤滑剤が、全固体の５〜３０重量％の量で前記サイジング組成物中に存在する、請求項８に記載のサイジング組成物。
【請求項１４】
前記複合材屋根葺き材料が、アスファルト屋根板の形態である請求項８に記載の複合材屋根葺き材料。
【請求項１５】
前記前記脂肪族アミド潤滑剤が、前記ガラスファイバーの表面エネルギーを変化させ、また前記アスファルト屋根板に存在するアスファルトに対する前記ガラスファイバーの適合性を改善する請求項９に記載の複合材屋根葺き材料。
【請求項１６】
請求項８に記載の複合材屋根葺き材料であって、更に、二次潤滑剤、粘性修飾剤、ｐＨ調節剤、殺生物剤、グリコール及びグリコールエーテルからなる群から選択される少なくとも一つの成分を含んでなる屋根葺き材料。
【請求項１７】
屋根葺き用屋根板であって、
少なくとも一種の膜形成ポリマー、１種以上のカップリング剤、並びに（ポリ）エチレンアミン及びＣ5〜Ｃ20不飽和脂肪酸の反応生成物である脂肪族アミド潤滑剤を含むサイジング組成物でサイズ処理された、ランダムに配向された複数のガラスファイバーで形成されたマットと、
該マットの一方の外表面の少なくとも一部上にあるアスファルトコーティングと、
を具備することを特徴とする屋根板。
【請求項１８】
前記脂肪酸が、共役脂肪酸である、請求項１７に記載の屋根葺き用屋根板。
【請求項１９】
前記（ポリ）エチレンアミンが、テトラエチレンペンタミン、 ジエチレントリアミン、テトラエチレントリアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、メチレンテトラミン、及びペンタエチレンヘキサミンからなる群から選択される請求項１７に記載の屋根葺き用屋根板。
【請求項２０】
前記１以上のシランカップリング剤は、アミノシランカップリング剤及びビニルシランカップリング剤を含む請求項１９に記載の屋根葺き用屋根板。
【請求項２１】
前記少なくとも一種の膜形成性ポリマーが、全固体の３０〜８０重量％の量で前記サイジング組成物中に存在し、前記１種以上のシランカップリング剤が、全固体の５〜３０重量％の量で前記サイジング組成物中に存在し、また前記脂肪族アミド潤滑剤が、全固体の５〜３０重量％の量で前記サイジング組成物中に存在する請求項１７に記載の屋根葺き用屋根板。
【請求項２２】
前記ファイバーが、ガラスファイバーであり、また前記脂肪族アミド潤滑剤が、前記ガラスファイバーの表面エネルギーを変化させ、且つ前記アスファルトに対する前記ガラスファイバーの適合性を改善する請求項１７に記載の屋根葺き用屋根板。
【請求項２３】
前記脂肪族アミド潤滑剤が、前記脂肪族アミド潤滑剤の合成の際にエラストマー材料を組込むことによって変性されている請求項１７に記載の屋根葺き用屋根板。
【請求項２４】
前記脂肪族アミド潤滑剤が、前記ガラスファイバーの表面エネルギーを変化させ、また前記アスファルトに対する前記ガラスファイバーの適合性を改善する請求項１７に記載の屋根葺き用屋根板。
【請求項２５】
前記合成された脂肪族アミド上の不飽和疎水性テールが、アスファルトと反応し、前記ガラス及びアスファルトを架橋する請求項１７に記載の屋根葺き用屋根板。
【請求項２６】
更に、前記ガラス及びアスファルト間の界面結合を促進する硫黄触媒を含む請求項１７に記載の屋根葺き用屋根板。
【請求項２７】
屋根葺き用屋根板を形成する方法であって、
少なくとも一種の膜形成性ポリマー、
１種以上のシランカップリング剤、及び
（ポリ）エチレンアミン及び不飽和Ｃ5〜Ｃ20脂肪酸の反応性生物である脂肪族アミド潤滑剤、
を含むサイジング組成物でサイズ処理された、ランダムに配向されたガラスファイバーで構成されるマットを形成する工程、
前記マットの少なくとも一つの表面に、アスファルトのコーティングを適用する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記（ポリ）エチレンアミンが、テトラエチレンペンタミン、 ジエチレントリアミン、テトラエチレントリアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、メチレンテトラミン、及びペンタエチレンヘキサミンからなる群から選択される請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記１種以上のシランカップリング剤が、アミノシランカップリング剤及びビニルシランカップリング剤を含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記脂肪酸が、共役脂肪酸である請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
更に、前記マットを適切な形状及び寸法の屋根葺き用屋根板に切断する工程を含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
更に、前記アスファルトを保護顆粒でコーティングする工程を含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
更に、前記合成された脂肪族アミド上の不飽和疎水性テールをアスファルトと反応させて、前記ガラス及びアスファルトを架橋する工程を含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
更に、前記ガラス及びアスファルト間の界面結合を促進する硫黄触媒を提供する工程を含む請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にはガラスファイバーのためのサイジング組成物に関し、特に、（ポリ）エチレンアミン及び不飽和のＣ5〜Ｃ20脂肪酸から合成される脂肪族アミド潤滑剤を含有する、湿式用途のチョップドストランドガラスファイバー用サイジング組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスファイバーは、種々の技術において有用である。例えば、ガラスファイバーは変化する大気条件に反応して収縮又は伸長しないので、建築用複合材産業における補強材として普通に使用されている。屋根板、ロール屋根葺き、及び商業的屋根葺きのような屋根葺き材料は、典型的にはガラスファイバーマット、該ファイバーマット上のアスファルトコーティング、及び該アスファルトコーティングに埋設された粒状の表面層で構成される。
【０００３】
屋根板を形成するためには、先ず、ブッシング又はオリフィスからの溶融ガラス材料の流れを細くすることによって、ガラスファイバーを形成する。溶融ガラスは、集められたフィラメントをパッケージに回収する巻取り機、又は回収及びチョップする前に該ファイバーを引張るローラよって細くされてよい。該ファイバーをその後の加工の際に破損から保護し、フィラメント間の磨耗を遅延させ、補強すべきマトリックス樹脂と該ファイバーとの適合性を改善するために、それらがブッシングから引き出された後に、典型的には、水性のサイジング組成物がこのファイバーに塗布される。サイジング組成物で処理された後に、それらファイバーは、湿式使用のチョップドストランドガラス（ＷＵＣＳ）として湿潤状態で包装される。
【０００４】
この湿式チョップドファイバーは、次いで、表面活性剤、粘性修飾剤、又は他の化学薬剤を含んでよい水スラリーの中に懸濁される。次いで、この分散されたファイバーを含むスラリーは移動するスクリーン上に堆積され、そこでは、水のかなりの部分が除去されてウエッブが形成される。次いでバインダが塗布され、得られたマットは、残留する水を除去し且つバインダを硬化させるために加熱される。次に、例えば該マットの一面又は両面にアスファルトをスプレーすることにより、又は、該マットを溶融アスファルトの浴を通過させて該マットの両面にアスファルトの層を配置し、且つ個々のガラスファイバーの隙間を充填することによって、該マットにアスファルトが塗布適用される。次いで、このコートされたマットを適切な形状及びサイズに切断し、屋根板を形成する。
【０００５】
湿式使用のチョップドストランドガラス用の従来のサイジング組成物は、典型的には、液体媒質中に溶解又は分散された膜形成性のポリマーもしくは樹脂成分、カップリング剤、及び潤滑剤を含んでいる。不運にも、このような従来のサイズ組成物は、該ファイバーマットをコートして屋根板を形成するために使用されるアスファルトに対して、常に適合する訳ではない。このような不適合性は加工を困難にし、また低い引裂き強度のように、物理的特性に劣った屋根板をもたらす可能性がある。更に、従来のサイジング組成物と共に用いられるバインダの量は、屋根板のコストを顕著に増大させる可能性がある。
【０００６】
従って、当該技術においては、ガラスファイバー複合材物品上のアスファルトコーティングに対するガラスファイバーマットの適合性を増大させ、製造コストを低減し、前記複合材の物理的性質を改善するような、湿式使用のチョップドストランドガラスファイバーに使用するための改善されたサイジング組成物が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、１種以上の膜形成剤、少なくとも一種のカップリング剤、並びに（ポリ）エチレンアミン及びＣ5〜Ｃ20不飽和脂肪酸から合成される脂肪族アミド潤滑剤を含有する、湿式使用のチョップドストランドファイバ用サイジング組成物を提供することである。この合成された脂肪族アミド化合物は、両端に疎水性テールを供えたアミンに基づく親水性の中間部で形成される。該疎水性テールは好ましくは共役しており、且つ高度の不飽和性を含んでいる。好ましい実施形態において、前記（ポリ）エチレンアミンはテトラエチレンペンタミンであり、前記脂肪酸は共役脂肪酸である。当該脂肪族アミド潤滑剤は、前記脂肪族アミド潤滑剤の合成の際に、マレイン酸化された（maleinized)ゴム又はカルボキシル化されたゴムのようなエラストマーによって変性されてよく、又は変性されなくてもよい。二次的潤滑剤、粘性修飾剤、ｐＨ調節剤、殺生物剤、並びにグリコール及びグリコールエーテルのような凝集剤もまた、当該サイジング組成物中に含有されてよい。補強繊維材料は、ガラス、天然繊維、炭素繊維、又は１種以上の合成ポリマーのうちの１種以上のストランドであってよい。少なくとも一つの実施形態において、ガラスファイバーは、サイジング組成物を塗布され、湿式使用のチョップドストランドガラスとしてパッケージされ、これはその後、屋根板のような補強された建築用又は屋根葺き用の複合材を形成するために使用される。
【０００８】
本発明のもう一つの目的は、１種以上の膜形成剤、少なくとも一種のカップリング剤、並びに上記で説明した（ポリ）エチレンアミン及びＣ5〜Ｃ20不飽和脂肪酸から合成された脂肪族アミド潤滑剤を含有するサイジング組成物を塗布された、複数のガラスファイバーで形成される複合屋根板材料を提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、１種以上の膜形成剤、少なくとも一種のカップリング剤、並びに上記で説明した（ポリ）エチレンアミン及びＣ5〜Ｃ20不飽和脂肪酸から合成された脂肪族アミド潤滑剤を含むサイジング組成物を塗布され、且つランダムに配向されたガラスファイバーのマットで形成された、補強された屋根板製品を提供することである。
【００１０】
当該合成された脂肪族アミド潤滑剤の利点は、アスファルト屋根葺き製品を形成するときの、アスファルトに対するその固有の反応性である。不飽和の疎水性テールが硫黄の存在下において高温でアスファルトと反応し、ガラス及びアスファルトを架橋する加硫機構によって、ガラスとアスファルトとの間の共有結合が樹立される。この界面結合は、本発明のサイジング組成物で処理されたファイバーから形成された複合材物品において、増大した機械的特性及び改善された剪断強度を生じる。
【００１１】
前記合成された脂肪族アミド潤滑剤の更なる利点は、該脂肪族アミド潤滑剤における疎水性テールの高い疎水性及び低い表面エネルギーが、アスファルト屋根葺き製品の形成の際に、ガラスとアスファルトの間の適合性を高め、低下した界面張力を介してガラス／アスファルト相互作用を改善することである。
【００１２】
本発明の上記で述べた目的、特徴及び利点、並びに他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明を考慮することにより、以下において更に充分に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
他に定義しない限り、ここで使用する全ての技術的及び科学的用語は、当業者が共通して理解するのと同じ意味を有する。ここで説明するものと類似した又は均等な方法及び材料を、本発明の実施又は試験に使用することができるが、好ましい方法及び材料はここに記載されるものである。なお、「サイズ組成物」、「サイジング組成物」及び「サイズ」の用語は、ここでは互換的に使用されることに留意すべきである。
【００１４】
本発明は、湿式使用のチョップドストランドガラスファイバー用サイジング組成物に関する。該サイジング組成物は、１以上の膜形成剤、少なくとも一つのカップリング剤、並びに（ポリ）エチレンアミン及びＣ5〜Ｃ20不飽和脂肪酸から合成される脂肪族アミド潤滑剤を含有する。該脂肪族アミド潤滑剤はエラストマーによって変性されてもよく、変性されなくてもよい。従来の潤滑剤、粘性修飾剤、ｐＨ調節剤、殺生物剤、並びにグリコール及びグリコールエーテルのような凝集剤もまた、当該サイジング組成物中に含められてよい。
【００１５】
サイジング組成物の膜形成性ポリマー成分は、水性媒質の中に分散又は溶解することができ、またサイジング組成物が乾燥したときに凝集して膜を形成する如何なる適切なポリマーであってもよい。加えて、前者の膜は、望ましくは、サイジングされたガラスファイバーが使用されるマトリックス樹脂との適合性を有するように選択される。当該サイズ組成物において使用するための膜形成剤の例には、ポリエステルポリマー、ポリウレタン、アクリルポリマー、ビニルポリマー、このようなポリマーの混合物、対応するモノマーの共重合体、カルボン酸もしくは酸無水物による変性ポリオレフィン、セルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、及びこれらの混合物が含まれる。好ましい実施形態において、該膜形成性ポリマーはポリビニルアルコールであり、更に好ましい実施形態において、前記膜形成性ポリマーは、約８７〜８９％の加水分解及び低い中間の分子量を有する、部分的に加水分解されたポリビニルアルコールである。当該サイズにおいて使用するための適切なポリビニルアルコールの例には、セラネース・ケミカルズ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）社から入手できるセルボル（Ｃｅｌｖｏｌ）２０３，２０５、及び３２５が含まれる。前記膜形成剤は、乾燥固体の約３０〜８０重量％の量でサイズ組成物中に存在してよい。
【００１６】
加えて、当該サイズ組成物は、１種以上のカップリング剤を含んでいる。好ましくは、少なくとも一種のカップリング剤はシランカップリング剤である。シランカップリング剤は、その後の加工の際に、前記膜形成ポリマーのガラスファイバーへの付着を高め、且つ綿毛又は千切れたファイバーフィラメントのレベルを低下させるように機能する。当該サイズ組成物に使用し得るシランカップリング剤の例は、アミノ、エポキシ、ビニル、メタクリロキシ、ウレイド、イソシアナト、及びアザミド官能基によって特徴付けられてよい。
【００１７】
サイズに使用するための適切なシランカップリング剤には、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（Ａ−１１００）、ｎ−トリメトキシ−シリル−プロピル−エチレン−ジアミン（Ａ−１１２０）、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（Ａ−１８７）、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（Ａ−１７４）、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（Ａ−１１２０）、メチル−トリクロロシラン（Ａ−１５４）、メチル−トリメトキシシラン（Ａ−１６３）、γ−メルカプトプロピル−トリメトキシ−シラン（Ａ−１８９）、γ−クロロプロピル−トリメトキシ−シラン（Ａ−１４３）、ビニル−トリエトキシ−シラン（Ａ−１５１）、ビニル−トリス−（２−メトキシエトキシ）シラン（Ａ−２１７１）、ビニル−トリアセトキシシラン（Ａ−１８８）、オクチルトリエトキシシラン（Ａ−１３７）、メチルトリエトキシシラン（Ａ−１６２）、メチルトリメトキシシラン（Ａ−１６３０）、シルケストＲＣ−１ビニルシラン、及びシルケストＲＣ−２硫黄シランが含まれるが、これらに限定されない。ここに列挙したシランカップリング剤の全ては、ＧＥシリコーンズ社から入手可能なシルケスト製品である。好ましくは、当該サイズ組成物はアミノシランカップリング剤、及びビニルシランカップリング剤の両方を含んでいる。該カップリング剤は、乾燥固体の５〜３０重量％の量で、好ましくは１０〜２０重量％の量で、当該サイジング組成物中に存在してよい。
【００１８】
当該サイジング組成物はまた、（ポリ）エチレンアミンと、リノール酸又はオレイン酸のようなＣ5〜Ｃ20不飽和脂肪酸から合成される脂肪族アミド潤滑剤を含んでいる。加えて、植物ベースの不飽和脂肪酸、例えば、限定されるものではないが、脂肪族アミド潤滑剤を合成するためにアグリピュア（Ａｇｒｉ−Ｐｕｒｅ）１３０（Ｃａｒｇｉｌｌ社）及びアグリピュア１５０（Ｃａｒｇｉｌｌ社）を使用してもよい。好ましくは、不飽和脂肪酸は、リノール酸、エデノール（Ｅｄｅｎｏｒ）ＵＫＤ５０１０（Ｃｏｇｉｎｉｓ社）、エデノールＵＫＤ５０２０（Ｃｏｇｉｎｉｓ社）、エデノールＵＫＤ６０１０（Ｃｏｇｉｎｉｓ社）のように、共役二重結合を含む脂肪酸である。脂肪族アミド潤滑剤を形成するために使用してよい（ポリ）エチレンアミンの排他的でない例には、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、テトラエチレントリアミン（ＴＥＴＡ）、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、及びペンタエチレンヘキサミンが含まれる。好ましい実施形態において、該（ポリ）エチレンアミンは、テトラエチレンペンタミンである。前記合成された脂肪族アミド化合物は、両端に疎水性テールを供えたアミンに基づく疎水性中間区画で形成される。該疎水性テールは、好ましくは共役しており、且つ高度の不飽和度を含んでいる。脂肪族アミド潤滑剤は、乾燥固体の５〜３０重量％の量で、より好ましくは乾燥固体の１０〜２０重量％の量でサイズ中に存在してよい。
【００１９】
前記脂肪族アミド潤滑剤は、前記脂肪族アミドの合成の際にマレイン酸化されたゴム又はカルボキシル化されたゴムを組込むことによって、エラストマーで変性されてよい。合成された脂肪族アミドに疎水性ゴム又はエラストマーを組み込むことは、ガラスファイバーの表面エネルギーの低下、及びガラス及びアスファルト間の相互作用の増大を補助する。加えて、該エラストマーは、アスファルト屋根服製品が衝撃力を受けるときに、高弾性の剛性ガラス及び低弾性の軟質アスファルト間を通るエネルギーを散逸させるための、エネルギーバッファー又は障壁として働くことができる。適切なマレイン酸化ゴムの例には、マレイン酸無水物及びポリブタジエンの付加物、並びにマレイン酸無水物及びポリブタジエン−スチレン共重合体の付加物が含まれる。該マレイン酸化されたゴム又はカルボキシル化されたゴムは、脂肪族アミド潤滑剤の５〜４０重量％の量で、更に好ましくは１０〜３０重量％の量で存在してよい。
【００２０】
前記合成された脂肪族アミド潤滑剤に加えて、当該サイズ組成物はまた、製造を容易にするための二次的潤滑剤を含有してよい。該二次的潤滑剤は、何れかの従来の潤滑剤であってよく、例えば、限定されるものではないが、水溶性のステアリン酸エチレングリコール（例えばモノステアリン酸ポリエチレングリコール、ステアリン酸ブトキシエチル、及びモノステアリン酸ポリエチレングリコール）、オレイン酸エチレングリコール、エトキシ化脂肪族アミン、グリセリン、乳化鉱油、オルガノポリシロキサンエマルジョン、ステアリン酸エタノールアミド（商品名Ｌｕｂｅｓｉｚｅ・Ｋ−１２（Ａｌｐｈａ／Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社）で販売）、Ｓｔａｎｔｅｘ・Ｇ−８１４５（Ｃｏｇｎｉｓ社）、ＳＦ−８２７５（Ｃｏｇｎｉｓ社）、及びＥｍｅｒｙ・６７６０（Ｃｏｇｎｉｓ社）であってよい。この二次的潤滑剤は、乾燥固体の０〜１０重量％でサイズ中に存在してよい。
【００２１】
任意に、当該サイジング組成物は粘性修飾剤、例えばポリアクリルアミド、ヒドロキシエチルセルロース、又はポリアミン粘性修飾剤を含んでよい。粘性修飾剤の特定の例には、Ｎａｌｃｏ７５３０（ＯＮＤＥＯ  Ｎａｌｃｏ）、０１ＰＦ０６７（ＯＮＤＥＯ  Ｎａｌｃｏ）、Ｓｕｐｅｒｆｌｏｃ  Ｃ−５０７（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社）、Ｓｕｐｅｒｆｌｏｃ  ＭＸ  ４０（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社）、Ｓｕｐｅｒｆｌｏｃ  ＭＸ  ８０（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社）、及びＳｕｐｅｒｆｌｏｃ  ＳＤ−２０６５（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社）が含まれる。粘性修飾剤は、サイズ組成物における二次的分散剤として作用する。該粘性修飾剤は、乾燥固体の０〜５重量％の量でサイジング組成物中に存在してよい。
【００２２】
加えて、サイズ組成物は任意に、ｐＨを所望のレベルに調節するために充分な量の酢酸、クエン酸、硫酸、又はリン酸のようなｐＨ調節剤を含んでよい。ｐＨは、目的とする用途に応じて、又はサイズ組成物の成分の適合性を促進するように調節されてよい。好ましくは、該サイジング組成物は３〜６のｐＨ、より好ましくは４〜５のｐＨを有する。
【００２３】
更に、当該サイズは任意に、慣用的な添加剤、例えば色素、オイル、充填剤、熱安定剤、消泡剤、抗酸化剤、ダスト懸濁剤、湿潤剤、及び／又は他の従来のアジュバントを含んでいてよい。加えて、当該サイズは、ファイバー保存安定性を補助するためのグリコール及びグリコールエーテルのような凝集剤、及び／又はＡｍｅｒｓｔａｄ２５０（Ａｓｈｌａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）及びＮａｌｃｏ９３８０（ＯＮＤＥＯ  Ｎａｌｃｏ）のような殺生物剤を含有してよい。
【００２４】
サイズ組成物の残部は水で構成される。特に、水は、当該水性サイジング組成物を、そのガラスファイバーへの適用に適した粘度に希釈するため、及び望ましい固体含量を達成するために添加されてよい。当該サイジング組成物は、約９９．５％以下の水を含有してよい。
【００２５】
サイズ組成物は、溶融したガラスを、加熱されたブッシングを通して引き抜き、実質的に連続したガラスファイバーを形成する従来の技術により形成された、ガラスのストランドに対して適用されてよい。Ａ型ガラス、Ｃ型ガラス、Ｅ型ガラス、Ｓ型ガラス、又はそれらの変形のような如何なる種類のガラスも、ファイバー材料としての使用に適している。例えば、Ｅ型ガラスの一つの変形例においては、酸化ホウ素が酸化マグネシウムで置き換えられる。このようなガラスは、オーエンズ・コーニング・ファイバーガラス社（Ｏｗｅｎｓ・Ｃｏｒｎｉｎｇ・Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ・Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からアドバンテックス（Ａｄｖａｎｔｅｘ：登録商標）の商品名で商業的に入手可能である。
【００２６】
或いは、当該サイジング組成物は、ポリエステル、ポリアミド、アラミド、及びそれらの混合物のような１以上の合成ポリマーのストランドに適用されてもよい。該ポリマーストランドは、補強繊維材料として単独で用いてもよく、又は上記で述べたようなガラスストランドと組合せて使用することもできる。更なる代替としては、補強繊維材料として天然繊維を使用してもよい。本発明に関連して使用される「天然繊維」の用語は、限定するものではないが、幹、種子、葉、根又は篩部を含む植物の何れかの部分から抽出された植物繊維を意味する。補強繊維材料として使用するために適した天然繊維の例には、綿、ジュート、竹、ラミー、麻、亜麻が含まれる。また、炭素繊維を使用してもよい。
【００２７】
該サイズ組成物は、好ましくは、サイズが全繊維重量に基づいて約０．０２〜０．５０重量％、更に好ましくは約０．０５〜０．３０重量％の量で繊維上に存在するように、前記繊維に対して適用される。これは、該繊維から有機サイズを燃焼又は熱分解させるために充分な温度まで加熱した後に、該繊維が経験する重量減少である、ＷＵＣＳ繊維の燃焼時ロス（ＬＯＩ）によって決定することができる。該サイズ組成物は、約６〜２３ミクロンの直径（直径約１１〜２０ミクロンがより好ましい）を有するファイバーに塗布されてよい。
【００２８】
当該サイジング組成物は、何れかの従来の方法で、例えばスプレーすることによって、又はサイズ処理すべきファイバーを該サイジング組成物で濡れた回転ロール又は静止ロールを横切って引き抜くことによって、ファイバーに適用されてよい。該サイズ組成物は、好ましくは、ＷＵＣＳファイバーの約１０重量％〜約１５重量％の水分含量をもったファイバーを提供するために充分な量で、ファイバーに塗布される。
【００２９】
好ましい実施形態において、ガラスファイバーは、サイジング組成物でサイズ処理され、湿式使用のチョップドストランドガラスとしてパッケージされ、これはその後、屋根板のような補強された建築用又は屋根葺き用組成物を形成するために使用される。例えば、該サイズ処理されたガラスファイバーは、濡れている間にチョップされ、表面活性剤、粘性修飾剤又は他の化学薬品を含有してよい水スラリーの中に分散される。次いで、この分散されたファイバを含むスラリーは、移動するスクリーン上に堆積され、そこで水のかなりの部分が除去される。次に、バインダ（例えば尿素ホルムアルデヒドバインダ、又はポリカルボン酸ベースのバインダ）が塗布され、得られたマットを乾燥して、残留する水を除去し、また該バインダを硬化させる。この形成された不織マットは、ランダムに配向され、分散された個々のガラスフィラメントのアセンブリーである。該マットは、例えばマットをオーブンに通す等の、何れかの慣用的方法で乾燥すればよい。次いで、溶融アスファルト、ファイバー、及び任意に硫黄を含有してよいアスファルト混合物を含んだ浴中に該マットを通す等の何れか既知の方法で、この乾燥／硬化されたマットにアスファルトを塗布して、該マットの少なくとも一方の側にアスファルトの層を配置し、また個々のガラスファイバー間の隙間を充填する。次いで、このアスファルトで被覆されたマットは、屋根板を形成するために適切な形状及びサイズに切断される。この熱アスファルトで被覆されたマットは、次いで１以上の顆粒塗布機の下を通され、該塗布機は、該アスファルトで被覆されたマットを所望の形状に切断する前に、その一部に保護表面顆粒を塗布する。
【００３０】
合成された脂肪族アミドは、潤滑剤及び分散剤として機能するだけでなく、アスファルト混合物中のアスファルトと相互作用するように設計される。従って、当該脂肪族アミドによって提供される一つの利点は、その他の成分とのその固有の反応性である。例えば、ガラスとアスファルトの間の共有結合（界面結合）は加硫機構によって樹立され、該機構においては、合成脂肪像アミドの不飽和疎水性テールが、硫黄の存在下に高温でアスファルトと反応し、ガラスとアスファルトを架橋する。この反応において、硫黄は触媒として作用する。このガラスとアスファルトの間の界面結合は、得られた複合材物品の機械的強度を増大させる。
【００３１】
加えて、該合成脂肪族アミドの親水性アミンに基づく中間区画に存在する窒素は、酸で中和されると陽イオン性窒素になる。これらの陽イオン性窒素は、次いで、ガラスファイバーの陰イオン電荷と共にイオン結合を形成することができ、これは脂肪族アミド潤滑剤をガラスファイバーに繋留するための補助となる。
【００３２】
当該合成脂肪族アミドによって提供されるもう一つの利点は、該脂肪族アミドは、ガラスの表面エネルギーを変化させて、ガラスがアスファルトと更に適合するようにすることである。該脂肪族アミド潤滑剤における疎水性テールの高い疎水性及び低い表面エネルギーは、ガラス及びアスファルトの間の適合性を増大させ、低下した界面張力を介してガラス／アスファルト相互作用を改善する。従って、当該新規暗脂肪族アミドはまた、接着促進剤としても作用する。
【００３３】
本発明を一般的に説明してきたが、以下に示す一定の詳細な実施例を参照することによって更なる理解を得ることができ、これら実施例は例示のみの目的で提供されるものであり、他に特定しない限り、包括的又は限定的であることを意図したものではない。
【実施例】
【００３４】
実施例１：  従来の潤滑剤（Ｌｕｂｅｓｉｚｅ・Ｋ−１２）の合成
Ｌｕｂｅｓｉｚｅ・Ｋ−１２は、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）及びステアリン酸の付加物である従来の潤滑剤である。不飽和度は有していない。Ｌｕｂｅｓｉｚｅ・Ｋ−１２を合成するために使用される成分は、下記の表１に記載されている。
【表１】
2008502573.tif 000002
表２は、表１に記載の成分に基づく、１ｋｇ充填物を示している。
【表２】
2008502573.tif 000003
【００３５】
ステアリン酸は、軽い窒素ブランケットの下で、２００°Ｆで充填及び溶融させた。全てのステアリン酸が溶融したら、窒素ブランケットの下で撹拌した。温度が２００°Ｆに制御されたときに、熱は除去された。次に、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）を、滴下漏斗から徐々に添加した。発熱ピークの後に加熱を再開した。全部のＴＥＰＡを添加したら、発泡が可能になる速さで温度を上昇させた。約３８０°Ｆにおいて、約５０％の蒸留物が除去されたことが測定された。この時点で、窒素ブランケットを除去し、低窒素散布を適用した。
【００３６】
低窒素散布を適用した後、蒸留物が停止するまで、４８０°Ｆの最大温度に向けて再度熱を加えた。蒸留物が停止したら、反応混合物を、周囲空気によって約１６０〜１７０°Ｆの温度まで冷却した。ステアリン酸及びＴＥＰＡから除去された合計蒸留物は、全充填物の約１２％であると決定された。次いで、約１５分間に亘って酢酸を添加した。酢酸を添加した時に、約１０°Ｆの僅かな発熱が認められた。全ての酢酸を加えた後、その混合物を約１０分間撹拌し、次いでそれを離型紙の上に流し出し、そこで冷却及び固化させた。
【００３７】
水中の１％の最終生成物は、４．５〜５．０の範囲のｐＨを有していた。加えて、酸で中和する前の最終生成物は、０．４％の残留酸値及び非検出可能なヨウ素値を有していた。この固化された生成物は、Ｌｕｂｅｓｉｚｅ・Ｋ−１２であると決定された。
【００３８】
実施例２：  共役ジエン構造を含む不飽和脂肪族アミド潤滑剤の合成
ステアリン酸を当量ベースでリノール酸に置換えたことを除き、実施例１に記載した実験を繰返した。使用したリノール酸は、コグニス社（Ｃｏｇｎｉｓ  Ｃｏｒｐ）からのエマーゾル（Ｅｍｅｒｓｏｌ）３１５リノール酸であった。酸で中和する前の最終仕上げ生成物は、０．２９％の残留酸値及び２４．８％のヨウ素値を有していた。エマーゾル３１５リノール酸のヨウ素値は、２７．４であった。脂肪酸における不飽和の約９０．５％が、合成された生成物中に維持されたことが測定された。
【００３９】
実施例３：  共役ジエン構造を含まない不飽和脂肪族アミド潤滑剤の合成
ステアリン酸を当量ベースでオレイン酸に置換えたことを除き、実施例１に記載した実験を繰返した。使用したオレイン酸は、コグニス社からのエマーゾル２１３オレイン酸であった。酸調節する前の合成された生成物は、０．１８％の残留酸値及び２１．８％のヨウ素値を有していた。エマーゾル２１３オレイン酸のヨウ素値は、２４．３であった。脂肪酸における不飽和の約９０％が、合成された生成物中に維持されたことが測定された。
【００４０】
実施例４：  ゴム変性された不飽和脂肪族アミドの合成
ステアリン酸を重量ベースで９０％のエマーゾル３１５リノール酸（コグニス社）及び１０％のリコン（Ｒｉｃｏｎ）１３０ＭＡ１３マレイン酸化ポリブタジエン（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）に置換えたことを除き、実施例１に記載した実験を繰返した。酸を中和する前の合成された生成物は、０．２１％の残留酸値及び２７．７％のヨウ素値を有していた。縮合反応前の、リール酸及びマレイン酸化ポリブタジエンの原料混合物のヨウ素値は、３６．３であった。脂肪酸における不飽和の約７６．３％が、合成された生成物中に維持されたことが測定された。
【００４１】
実施例５：  ポリブタジエンスチレン共重合体ゴム変性された不飽和脂肪族アミドの合成
ステアリン酸を、重量ベースで９０％のエマーゾル３１５リノール酸（コグニス社）及び１０％のリコン（Ｒｉｃｏｎ）１８４ＭＡ６マレイン酸化ポリブタジエンスチレンゴム（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）に置換えたことを除き、実施例１に記載した実験を繰返した。縮合反応前の、リール酸及びポリブタジエンスチレンゴムの原料混合物のヨウ素含量は、３２．２であった。酸中和前の合成された生成物は、０．２５％の残留酸値及び３０．７％のヨウ素値を有していた。脂肪酸における不飽和の約９５．３％が、合成された生成物中に維持されたことが測定された。
【００４２】
実施例６：  Ｌｕｂｅｓｉｚｅ・Ｋ−１２と、共役ジエン構造を含む不飽和脂肪族アミド潤滑剤との比較
ファイバーサンプルを、上記の実施例１及び２で調製した脂肪族アミドを含有するサイジング組成物でコートした。このサイズ処理されたファイバーサンプルを、シート形成器上で屋根葺きマットに成形した。次いで、これらのマットサンプルは、該マットを０％、０．２％又は０．８％の事後添加された元素硫黄を含むアスファルト混合物でコーティングすることによって、実験用屋根板サンプルに変換された。結果は表３に要約されている。
【表３】
2008502573.tif 000004
註：  ＣＤ＝交叉方向
破断強度は、ＡＳＴＭ・Ｄ−３４６２に記載の方法に従うエルメンドルフ
（Ｅｌｍｅｎｄｏｒｆ）破断強度試験機で測定した。
破断強度の単位はグラムである。
【００４３】
この実施例における特性改善データは、ＴＥＰＡ及び共役脂肪酸から合成された脂肪族アミドを含むサイジング組成物でサイズ処理されたファイバーから形成された実験用屋根板が、アスファルトコーティング処方における外部硫黄を伴って、又は伴わずに、改善された破断強度を有していたことを示している。理論に拘束されることを望むものではないが、硫黄を添加しないときのサイジング組成物における増大した特性は、本発明の脂肪族アミドによるガラス表面の、より高い疎水性及び低下した表面エネルギーによるものと思われる。また、表面エネルギーの低下が、ガラスと実験用屋根板を形成するために添加されたアスファルトとの間の相互作用を改善すると思われる。
【００４４】
実施例７：  Ｌｕｂｅｓｉｚｅ・Ｋ−１２と、共役ジエン構造を含まない不飽和脂肪族アミド潤滑剤との比較
ファイバーサンプルを、上記の実施例１及び３で調製した脂肪族アミドを含有するサイジング組成物でコートした。このサイズ処理されたファイバーサンプルを、シート形成器上で屋根葺きマットに成形した。次いで、これらのマットサンプルは、該マットを０％及び０．２％の事後添加された元素硫黄を含むアスファルト混合物でコーティングすることによって、実験用屋根板サンプルに変換された。結果は表４に要約されている。
【表４】
2008502573.tif 000005
註：  ＣＤ＝交叉方向
破断強度は、ＡＳＴＭ・Ｄ−３４６２に記載の方法に従うエルメンドルフ
（Ｅｌｍｅｎｄｏｒｆ）破断強度試験機で測定した。
破断強度の単位はグラムである。
【００４５】
この実施例における特性改善データは、ＴＥＰＡ及び非共役不飽和脂肪酸から合成された脂肪族アミドを含むサイジング組成物でサイズ処理されたファイバーから形成された実験用屋根板が、アスファルトコーティング処方における外部硫黄を伴って、又は伴わずに、改善された破断強度を有していたことを示している。
【００４６】
本願の発明を、一般的に及び特定の実施形態に関しての両方において、上記で説明してきた。本発明は、好ましい実施形態と思われる形態で記載されているが、この一般的な開示の範囲内において、当業者に既知の別の広範な変形例を選択することができる。本発明は、特許請求の範囲の記載を除き、全ての点で制限されるものではない。
【国際調査報告】
2008502573.tif 000006
2008502573.tif 000007
2008502573.tif 000008
2008502573.tif 000009