JP2003506492A - 異なる基材上のuv吸収用ポリマーラテックス - Google Patents

異なる基材上のuv吸収用ポリマーラテックス

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Abstract

(57)【要約】 紫外線吸収性ポリマーラテックスの製造方法が提供される。本発明の方法は、連鎖移動剤、好ましくは1−ドデカンチオールの存在下におけるベンゾトリアゾールもしくはベンゾフェノン含有モノマーとビニル官能性モノマーとのエマルジョン重合を含む。本ラテックスは、多くの異なる基材、最も顕著には布に対し、優れた、永続的な、適用が簡単で、除去が困難な紫外線吸収特性を提供する。本発明のラテックスにより被覆され、覆われ、積層された異なる物品および布等も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 技術分野 本発明は、多数の基材、特にプラスチックおよび布に適用されたときに優れた
永続性のある紫外線吸収と色耐光堅牢性を提供するポリマーラテックスに関する
。本発明のラテックスは、アクリル酸系コモノマーと共重合されたベンゾトリア
ゾールまたはベンゾフェノン系モノマーを含み、これらすべてはエマルジョン重
合中に連鎖移動剤に供される。得られるラテックスは、優れた永続的紫外線吸収
特性を獲得し、布への適用が容易であり、布からの除去が困難であり、かくして
先行技術に対してコスト効率的改善を提供する。さらに、本発明は、本発明のラ
テックスで処理された布、特に超音波空気後処理を受けた布を包含する。本発明
のラテックスが適用された得られる製品も本発明の範囲内であることが企図され
ている。
【0002】 背景技術 近年、紫外線により課される危険は、環境問題、特に地球保護のオゾン層の希
薄化に対する関心が増すにつれ、注目されるようになっている。例えば、太陽放
射線、すなわち有害な紫外線への過剰暴露による皮膚癌の発生数が増加する傾向
にある。ヒトの皮膚に有害であると証明されている紫外(UV)放射線は、光ス
ペクトルに沿って320〜400nmの範囲内にあるUV−Aおよび波長290
〜320nmのUV−Bとして知られている2種の異なるタイプを含む。したが
って、UV光の透過を減少または防止するどのような方法でも、これらの波長(
290ないし400nm)のそのような放射線を効果的に阻止または吸収しなけ
ればならない。
【0003】 紫外放射線は、また、染料、着色剤、顔料等の劣化を開始させることによりあ
る種の基材の色に悪影響を及ぼす。直接的な太陽光への長期間の暴露は、最終的
に、色の消失、または少なくとも、色の濃さの顕著な減少をもたらす。そのよう
な効果は、自動車の椅子張り、およびドラペリー産業において特に問題である。
着色表面、自動車シートおよびカーテンは、長時間にわたって紫外放射性に潜在
的に暴露されるからである。
【0004】 そのような過剰暴露からの損傷結果をよりよく防止するために、皮膚および着
色表面と直接接触するためのサン保護組成物が開発されている。例えば、PAB
A、すなわちパラ−アミノ安息香酸は、皮膚用の日焼けローションのような組成
物または自動車シート用コーティング組成物に含めることができるポピュラーな
UV阻止(もしくは吸収)性化合物である。この化合物は、紫外範囲周波内の有
害な放射線を効果的に吸収して使用者の皮膚または対象基材がそのような光に完
全には暴露されないようにする。近年、新たな紫外線保護因子(UPF)試験が
開発され、アメリカン・アソシエーション・オブ・テキスタイル・カラリスツ・
アンド・ケミスツ(AATCC)により採用され、これは、UV−AおよびUV
−B波長範囲の両者における特定布の紫外吸収能力をより完全に測定するもので
ある。この方法、すなわちAATCC試験方法183−1998は、UV保護の
ために使用することが意図された布地により阻止または透過された紫外放射線を
測定するものである。分光光度計または分光放射計を使用することにより、UP
Fが、使用が存在しない検出器における紅斑(紅斑は紫外放射線暴露による皮膚
の異常な赤みの尺度である)重み付き紫外放射線(UV−R)放射照度の、試料
が存在するときのUV−R放射照度(両者は、間隔を持って測定された波長範囲
にわたる)に対する比として算出される。このAATCC試験方法は、また、対
象の布を通る太陽スペクトル放射照度をも測定する。
【0005】 衣類を通じる紫外線透過を減少させるために、過去の開発は、服飾品生地中ま
たは上へのある種の化合物の導入によりそのような有害な照射からの保護手段を
提供している。この技術の代表的な先行技術は、ベルンハルトらへの米国特許第
4,857,305号、カシワイらへの第5,458,924号、およびトンプ
ソンらへの第5,637,348号、並びにアメリカン・シアナミドへの英国特
許第889292号を含む。さらに、着用者の皮膚を紫外照射から効果的に遮断
するヤーンまたは布のある種の製織、撚りまたは曲げが開発されている。そのよ
うな技術は、ゴールデンハーシュへの米国特許第4,861,651号を通じて
先行技術内に現れている。そのような化学的に処理され、または物理的に修飾さ
れた布について、着用者は、そのようなサン保護服飾品で自身を飾ることのみに
よりその皮膚をカバーすることができる。しかしながら、先行技術の修飾布は、
比較的高いレベルのUV放射をなお透過させ、また製造が高価である。紫外暴露
による基材の潜在的な色劣化を減少させるために、UV吸収性コポリマーラテッ
クスが、注目的には、フィルム、コーティングまたは接着剤として、利用されて
いる。そのようなラテックスは、例えば、コートされた物品に対しても、またそ
のような物品が服飾品を含む場合にはそのような物品の着用者に対しても、潜在
的に損傷性の紫外線に対するバリアを提供している。このように、布地用のポリ
マーUV吸収性ラテックスは、一般に、より高い密度およびより高価な布に対す
る有益でコスト効率的な代替物を提供する。
【0006】 UV吸収性モノマーとビニル官能性コモノマーを含む紫外線吸収性ポリマーラ
テックスが、先行技術に開示されている。しかしながら、すべて連鎖移動剤、最
も注目すべきは1−ドデカンチオールの存在下での少なくとも2種のモノマーの
エマルジョン重合の新規手法はいずれにも教示され、完全に示唆されまたは実施
されていない。過去のポリマーUB吸収性ラテックスは、ここに参照により全体
的に組み込まれるラザビへの米国特許第5,629,365号に教示されている
ものを含む。そのようなポリマーラテックスは、本件と同じコモノマー、すなわ
ちビニル官能性モノマーと重合されたベンゾトリアゾールおよび/またはベンゾ
フェノン含有モノマーを含むが、本特許権者は、最終生成物を、本発明のラテッ
クスには不必要な架橋に供することを要求しており、連鎖移動剤の存在を記載ま
たは示唆していない。先行UV吸収性ポリマーラテックスとして注目すべきは、
これもまたここに参照により全体的に組み込まれるベアードらへの米国特許第4
,528,111号に教示されている生成物である。これらのポリマーは、本発
明におけると同じベンゾトリアゾールコモノマーを含むが、そのようなラテック
スは同じビニル官能性コモノマーでは生成されていないし、また本発明における
ラテックスのように連鎖移動剤の存在下での同じエマルジョン重合によって生成
されていない。本特許権者のラテックスは、環境的に損傷性の溶媒の使用を含む
溶液重合法により作られている。さらに、溶液重合法に使用される必要な溶媒は
、染料および着色剤の溶解、布地上の可塑化仕上剤による耐光堅牢性の阻害、お
よびポリマーコーティングの劣化を通じて、対象の基材特に布に悪影響を及ぼす
ことが知られている。その結果、溶液重合は、安定なポリマーラテックス、再び
特に布地基材のためのものを製造するには非常に望ましくない方法である。
【0007】 他の先行米国特許は、上に記載したものと類似の組成物および手法を開示して
いるが、UV吸収性ポリマーラテックスを生成させるためにエマルジョン重合中
に連鎖移動剤を利用する本発明の方法を先行教示はない。UV吸収性モノマーと
ビニル官能性コモノマーとの重合を教示するそのような米国特許は、スクールチ
への第3,429,852号、ジャンセンらへの第3,745,010号、マン
ネンズらへの第3,761,272号、コジマらへの第4,443,534号、
コジマらへの第4,455,368号、ベセッケらへの第4,612,358号
、ベセッケらへの第4,652,656号、ボグルらへの第5,099,027
号、およびロジャーズらへの第5,459,222号を含み、すべてが全体的に
参照によりここに組み込まれる。
【0008】 この密に込んだ領域においてなされたすべての従前の研究をもってしても、潜
在的に損傷性の貫通性UV線に対するバリアとして作用するために、ある種の表
面への適用のための永続的で、耐光堅牢性で、安定で、除去が困難で、容易に取
り扱われ、かつコスト効率的な紫外線吸収性ポリマーラテックスを製造すること
に多大な要求がなお存在する。
【0009】 発明の開示 従って、この発明の目的は、異なる基材に対して最適な色耐光堅牢性能を生じ
、布(ファブリック)やポリマーフィルムおよび複合材料等の異なる基材に対す
るUV暴露による色劣化を効果的に防止するUV吸収性ポリマーラテックスを提
供することである。また、この発明の目的は、特定のラテックスモノマー/コモ
ノマー比の取り扱いにより本発明のポリマーラテックスに対する最適なUV吸収
性能を提供することである。さらに、本発明の目的は、連鎖移動剤の存在下での
エマルジョン重合、より詳細には半バッチ式エマルジョン重合の利用により最も
信頼性のある最良の性能を有し、容易に接着する半永久的UV吸収性ポリマーラ
テックスを提供することである。加えて、本発明の目的は、ラテックスの後重合
表面張力を目的基材上で最適なレベルに調整することにより本発明のポリマーラ
テックスの全体的な性能を改善することである。本発明のさらに他の目的は、同
じタイプおよび量のUV吸収性モノマーおよびビニル官能性コモノマーを包含す
る先行技術で教示されているものと比較して、改善されたUV吸収および色耐光
堅牢性を有する布用の改善されたUV吸収性コーティングを提供することである
。本発明のさらなる目的は、パイル生地基材に対し、該基材を本発明のラテック
スで被覆し、ついでその被覆基材を超音波空気後処理に供することにより、改善
された色耐光堅牢性およびUV吸収性を提供することである。
【0010】 従って、この発明は、エマルジョン重合により紫外線吸収性コポリマーラテッ
クスを製造する方法であって、少なくとも1種の重合開始剤および少なくとも1
種の連鎖移動剤の存在下に、 (a)ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンおよびそれらの混合物から本質的
になる群の中から選ばれる少なくとも1種の紫外線吸収性官能基を有する少なく
とも1種のモノマー、および (b)少なくとも1種のビニル官能基を有する少なくとも1種のモノマー を互いに混合することを包含する方法に関する。
【0011】 また、本発明は、それから作られた製品および超音波空気適用により前処理さ
れたそのような製品に関する。
【0012】 先行技術には、エマルジョン重合と連鎖移動剤の両者を利用してUV吸収性ポ
リマーラテックスを生成させるこのような特定の方法は、開示も、実施も、全く
開示もされていない。このような方法は、溶液重合されたおよび単に架橋された
(そしていずれもの連鎖移動剤に供されていない)先行技術のラテックスに対し
て有意な利点をもたらす。エマルジョン重合法を連鎖移動剤の存在とともに利用
することにより、本発明のポリマーラテックスはいくつかの新規で高度に予期さ
れない利益を提供する。第1に、および最も注目すべきは、本発明のラテックス
UV放射線を効果的に吸収し、少量のUV吸収性と多量のアクリレートコモノマ
ーで、特に布に適用されたとき、最適な色耐光堅牢性を提供する。一般に、当業
者は、UV吸収性モノマーの重量比を増加させると、UV吸収と色耐光堅牢性が
向上すると予測するであろう。驚くべきことに、そのような信仰はここでは該当
しない。
【0013】 第2に、最も性能の高いUV吸収性ポリマーラテックスの製造は、エマルジョ
ン重合中に連鎖移動剤(架橋剤ではない)を利用する製造法を含むことが見いだ
された。再び、本発明のラテックスの特定のモノマーおよびコモノマーとのその
ような組み合わせは、特に布基材に対し、UV吸収性と色耐光堅牢性における予
期せざる改善をもたらす。連鎖移動剤は、単に当業者が鎖長の長いポリマーがよ
り良好な色耐光堅牢性とUV吸収能を提供し、連鎖移動剤は実際、重合度を低下
させると予測するという理由で、特定の重合法における添加剤としては候補にな
りそうにない。さらにまた、そのような連鎖移動剤は、エマルジョン重合には普
通使用されない。
【0014】 第3に、色耐光堅牢特性は、重合後に、ラテックスの最適な表面張力を生じさ
せることにより最適化され得ることが見いだされた。ラテックスが基材を被覆す
る能力は、ラテックスと対象基材の両者の表面張力の相対値に高度に依存する。
したがって、所望の基材を完全に被覆するためには、ポリマーラテックスの表面
張力を対象基材の表面張力とほぼ等しくなるように改変することが必要である。
本発明のポリマーラテックスは、一般に、ラテックスが塗布されるべき単に例示
としての布やポリマーフィルムの表面張力よりも一層高い表面張力を有する。か
くして、本発明のポリマーラテックスの表面張力は、所望の被覆プロセスを容易
にさせるために湿潤剤/界面活性剤の添加により改変させることができる。水溶
性湿潤剤は、この観点から採用し得る界面活性剤の1つのクラスであり、低級脂
肪族アルコールノニオン界面活性剤を含む。最も好ましい界面活性剤は、デュポ
ンから入手し得るゾニル(ZonylTM)および3Mから入手し得るフルオラッ
ド(Fluorad)(登録商標)のようなフッ素化されたものである。好適な
界面活性剤いくつかのさらなる例並びに本発明の方法のこの観点のさらなる議論
が、ここに全体が参照により組み込まれるラザビ(Razavi)への米国特許
第5,629,365号に提示されている。
【0015】 第4に、UV吸収性モノマーは、アクリレートコモノマーと重合され、しかる
後基材表面に塗布されたとき、単独でかつ等価のUV吸収性基濃度(すなわち、
本発明のポリマーラテックス中に存在するUV吸収性モノマーの量と同じ量の先
行技術コーティングのUV吸収剤量)で使用された従来のUVモノマー状吸収剤
のコーティングと比較して、改善されたUV吸収および色耐光堅牢性を提供する
。そのような結果は、UV吸収性モノマーおよび/または化合物についてのコス
トと比較して比較的安価なアクリレートコモノマーのコストを考慮すると、非常
に驚くべきことであり、予期せざるものである。
【0016】 最後に、本発明のUV吸収性ポリマーラテックスで被覆されたパイル布(pile
fabric)の超音波空気後処理特別処理が、色耐光堅牢性性能を改善することが
見いだされた。そのような超音波空気処理は、すべてディスクラー(Disch
ler)への米国特許第4,837,902号、米国特許出願08/593,6
70および08/999,638号並びにPCT出願PCT/US97/16,
415に開示されているものを含む。そのような処理は、個々のパイル繊維を「
起立」させ、および/または切開し(open up)、色耐光堅牢性を改善する。先
行技術の教示は、そのような広く有益な特性を許容していない。
【0017】 得られる本発明のポリマーラテックスは、少なくとも1種のUV吸収性モノマ
ーと少なくとも1種のビニル官能性コモノマーを含む。一般に、これら2成分の
どのような割合も、効果的な紫外線保護および色耐光堅牢性を提供するであろう
。しかしながら、驚くべきことに、約10%UV吸収性モノマー/90%ビニル
官能性コモノマーから約85%/15%までの2種のモノマーの量比が、上記所
望の特性に関し、最適な結果をもたらすことが見いだされた。色耐光堅牢性/コ
スト効率の観点から、この比のより好ましい範囲は、約50%/50%から約2
5%/75%までを含む。UVモノマーは非常に高価であり、布基材上のラテッ
クスの色耐光堅牢性が非常に望ましいとする立場から、約40%/60%から約
35%/65%のUVモノマー対ビニル官能性モノマーの範囲が最も好ましい。
改善された紫外線保護は、最終ポリマーラテックス生成物内のそのようなUV吸
収性モノマーのより多い量で提供されると思われるが、バッチ式エマルジョン重
合における連鎖移動剤の利用により最終の分子量分布を制御することにより、最
も有益な特性を得るために高価なUV吸収性モノマーのより少ない量の使用が可
能となる。以下にさらに論じるように、バッチ手法(これは、すべての成分の同
時の完全添加を伴う)は、半バッチ法(経時的な成分の周期的添加)により生成
されたポリマーラテックスと比較して、予期せざるほど有利なUV吸収および耐
光堅牢性を提供する。そうではあるが、本発明のラテックスは、どのような方法
でも製造することができ、バッチ法が最も好ましい特定方法である。
【0018】 また、本発明のポリマーラテックスは、最適な結果をもたらすために、ある固
形分含量を必要とする。特に、むしろ低いレベルの固形分が望まれる。例えば、
全体のポリマーラテックスは、約15から約55%まで、好ましくは約20から
約45%まで、最も好ましくは約25から約33%までの平均固形分含量(個々
のポリマー当たり)を有すべきである。これらのレベルは、取り扱いおよび得ら
れる特性に有益な利便性を提供し、最終ポリマー生成物内により良好な総合的安
定性を提供する。
【0019】 いずれものベンゾトリアゾールもしくはベンゾフェノン含有ビニル官能性モノ
マーが、本発明のポリマーラテックスおよびそのようなラテックスの製造方法に
おいて、UV吸収性コモノマーとして既述されるものとして利用され得る。その
ようなモノマーは、多種の表面、特に布基材のために効果的なUV吸収を提供す
るものとしてよく知られている。好ましいUV吸収性モノマーは、2−ヒドロキ
シ−5−アクリリルオキシフェニル−2H−ベンゾトリアゾール(ノルブロック
(NorblocTM)の商品名の下でジャンセン・ファーマシューティカルズに
より販売されている)である。本発明における他の特に有用な具体的なUV吸収
性モノマーは、1−(3−ベンゾトリアゾール−2−イル−4−ヒドロキシフェ
ニル)−エチルエステルアクリル酸(ヘキスト・セラニーズにより製造されてい
る)、2−(2−メタクリルオキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾー
ル(ポリサイエンシズ社により製造されている)、および2−ヒドロキシ−4−
アクリリルオキシエトキシベンゾフェノン(サイテック社により商品名サイアソ
ーブ(CyasorbTM)の下で販売されている)を含む。
【0020】 ビニル官能性コモノマーは、ビニル官能基を有し、UV官能基(ベンゾトリア
ゾール、ベンゾフェノン等)を含有しないいずれものモノマーを含む。いずれも
のそのようなモノマーを本発明に使用することができるが、特に好ましいものは
、アクリレートおよびメタクリレート等のアクリル酸に基づくものであり、最も
好ましくは、次の:メタクリル酸ブチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸エチル−ヘキシル、メタクリル酸ラウリ
ル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸、およびメタクリル酸n−ヘキシル
である。モットの好ましいものは、メタクリル酸ブチルであり、特に2−ヒドロ
キシ−5−アクリリルオキシフェニル−2H−ベンゾトリアゾールと組み合わさ
れたそれである。これらのいずれかまたはこれらコモノマーの混合物の使用は、
全体的な本発明のポリマーラテックスについての所望の安定性および/または取
り扱い性に依存する。
【0021】 用語連鎖移動剤は、重合禁止剤および開始剤の両者として機能する化合物を意
味する。基本的に、重合開始後、そのようなプロセスは、利用し得るモノマーの
供給が欠乏するまでまたはある種の禁止剤が重合した化合物に作用するまで継続
する。連鎖移動剤は、重合した化合物と、当該反応体(すなわち、遊離基または
イオン的荷電部位を含む)の反応性部分をキャップすることにより、反応し、そ
れによりその特定の化合物の重合を効果的に禁止する。しかしながら、そのよう
な連鎖移動剤は、また、電子または離脱基を置換することにより先には未反応の
モノマーにおける重合を開始させる。そのような剤は、付加重合プロセスに独特
のものであり、バッチ手法を利用したそのようなプロセスにおいて特にそうであ
る。本発明の方法においていずれもの連鎖移動剤が利用できるが、好ましいもの
は、1−ドデカンチオールである。この発明において有用な他の連鎖移動剤は、
チオフェノール、疎水性ポリメルカプタン類、および疎水性ハロゲン化化合物を
含むが、それらに限定されるものではない。連鎖移動剤(CTA)は、UVモノ
マーとビニル官能性モノマーの総合計グラム当たりのCTAグラムとして、約0
.002から約0.050%、好ましくは約0.008から約0.018%まで
、最も好ましくは約0.0175%の量で存在すべきである。
【0022】 重合開始剤は、そのような機能を達成するよく知られた化合物のいずれであっ
てもよい。例えば、過酸化物、過硫酸塩、および紫外光は、本発明における多く
の潜在的な化合物および重合プロセスを触媒する方法のほんのわずかの例である
。好ましいものは、カップルされた過硫酸塩/重亜硫酸塩およびアゾ(過酸化物
)である。
【0023】 本発明の方法に利用される布地は、いずれもの合成または天然繊維あるいはそ
れら繊維のブレンドを含み得る。単なる例として、限定を位置するものではない
が、布地は、ポリエステル、ナイロン(−6または−6,6)、コットン、ポリ
エステル/コットンブレンド、ウール、ラミー、リクラ(lycra)の繊維から構
成することができる。好ましい基材は、ポリエステルから作られ、最も好ましく
はポリエチレンテレフタレートヤーンから作られる。また、布地は、織、不織ま
たは編(ニット)構造でありえる。ニットが最も好ましい。
【0024】 ラテックスの基材への適用は、基材表面上で本発明のラテックスを現場生成さ
せることにより、またはよく知られたいずれものコーティングもしくは含浸手法
により達成できる。この工程に含まれるものは、液体製剤から布基材上への排出
、浸漬/パジング、ナイフコーティング、スプレー、ロールコーティング、フォ
ーム(foam)コーティング等であるが、これに限定することを意図するものでは
ない。特に好ましいものは、染料ジェットプロセスにおける液体から布基材への
排出手法である。
【0025】 対象の基材に対し、本発明ラテックスの前または後適用のいずれかでいずれの
数の添加剤を添加することができる。例えば、布基材が使用される場合、染料、
着色剤、顔料、軟化剤、抗酸化剤、難燃剤、レオロジー剤、汚れ再付着防止剤等
のいずれもの標準的な布地添加剤を布表面に適用することができる。本発明のラ
テックスにおいては、架橋材は望ましくない。連鎖移動とは全く異なるプロセス
である架橋は、所望の色耐光堅牢特性並びに取り扱いおよび適用の容易性が得ら
れないように本発明のラテックス内で負均一な分子量分布をもたらす。本発明の
布に対する任意的な仕上剤として特に望ましいものは、布の湿潤性および洗濯製
を改善する汚れ放出剤である。好ましい汚れ放出剤は、ポリエステルの表面に親
水性を提供するものである。そのような修飾された表面をもって、布は、水分を
吸い上げることにより、着用者に改善された快適さを付与する。本発明において
企図されている好ましい汚れ放出剤は、米国特許第3,377,249号、第3
,540,835号、第3,563,795号、第3,574,620号、第3
,598,641号、第3,620,826号、第3,632,420号、第3
,649,165号、第3,650,801号、第3,652,212号、第3
,660010号、第3,676,052号、第3,690,942号、第3,
897,206号、第3,981,807号、第3,625,754号、第4,
014,857号、第4,073,993号、第4,090,844号、第4,
090,844号、第4,131,550号、第4,164,392号、第4,
168,954号、第4,207,071号、第4,290,765号、第4,
068,035号、第4,427,557号、および第4,937,277号に
見いだすことができる。これらの特許は、ここに参照により組み込まれる。
【0026】 本発明の複合材料(composite)は、覆い、特に太陽光からの覆いとして機能
するか、着色され紫外放射線劣化を受ける表面を有するいずれもの基材に対して
利用することができる。単なる例として、本発明のラテックスは、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレートおよびそれらの
混合物から作られた服飾品、自動車の椅子張り、家具椅子張り、ドラペリー、食
卓用白布、テント、日除け、プラスチックボトル/容器等に適用することができ
る。
【0027】 発明を実施するための最良の形態 本発明の方法および組成物の好ましい態様を、以下の例において説明する。
【0028】 本発明のラテックスの製造 例1 1ミクロン未満の平均粒径を得るために、ノルブロック(Norbloc)TM 7966(ジャンセン(Janssen)から入手可能)の分散物を、まずサン
ドミルで調製した。5gのシンファック(Synfac)R8216(ミリケン
・ケミカル(Milliken Chemicalから入手可能)、4gのシン
ファックR8337(ミリケン・ケミカルから入手可能)、6gのエイベックス
(Abex)TM18S(ローヌ・プーランス(Rhone Poulence)
から入手可能)、0.5gのサーフィノール(Surfynol)RTGE(エ
アプロダクツ(Air Products)から入手可能)、および300gの
脱イオン水を、界面活性剤が全て溶解するまでビーカー中で混合した。次いで、
120gのノルブロックTM7966を溶液に加えてかき混ぜた後、溶液全体をガ
ラス内張サンドミル中に攪拌しつつ注いだ。次いで、550gの砂をサンドミル
にゆっくりと加えて1時間粉砕した。得られた分散物を、その後、除去し、固形
分が約28%となるよう秤量した。次いで、85.7gの分散物を125mlの
三角フラスコに収容し、蒸留水で100gに希釈した。第2のフラスコ中では、
0.6gのローダカール(Rhodacal)RDS−10(ローヌ・プーラン
スから入手可能)、0.2gのプルロニック(Pluronic)RF68(B
ASFから入手可能)、0.6gのポリビニルピロリドンK−90(ISPテク
ノロジーから入手可能)、および0.2gの1−ドデカンチオール(アルドリッ
チから入手可能)を、50gの蒸留水に溶解した。溶解後、36gのブチルメタ
クリアレートおよび0.3gのメタクリル酸(いずれもロームアンドハース(R
ohm&Haas)から入手可能)を加え、安定なエマルジョンが形成されるま
で第2のフラスコの溶液を攪拌した。このエマルジョンは、その後、さらに蒸留
水で100gに希釈した。第3のフラスコ中では、0.6gのローダカールR
S−10および0.3gのプルロニックRF68を、100gの蒸留水に溶解し
た。分離バイアル中で、0.04gの重亜硫酸ナトリウム(アルドリッチから入
手可能)を含む触媒溶液と、0.04gの過硫酸アンモニウム(アルドリッチか
ら入手可能)の開始剤溶液とを、6gの蒸留水にそれぞれ溶解した。第3のフラ
スコの内容物は、窒素入口、温度計、攪拌機、および窒素出口を伴なう凝縮器を
具備した1リットルの反応器に注ぎ込んだ。窒素でパージしつつ、反応器を約7
0℃で30分間加熱した。触媒溶液の1mlサンプルおよび開始剤溶液の1ml
サンプルを、攪拌しつつフラスコ1および2にそれぞれ加えた。触媒溶液および
開始剤溶液のそれぞれの0.5mlサンプルは、反応器にもそれぞれ加えた。フ
ラスコ1および2の内容物は、その後、0.5ml/minの速度で反応器に送
り込んだ。175分後、モノマーの添加を停止し、触媒溶液および開始剤溶液の
両方のサンプルをさらに0.2ml、それぞれ反応器に加えた。反応器の温度を
70℃に1時間保った後、反応器を冷却した。この半バッチ式エマルジョン重合
法は、40wt%のノルブロック7966/60wt%のブチルメタクリレート
UV吸収ポリマーエマルジョンもたらし、固形分は25〜30%であった。
【0029】 例2 例1からのUV吸収ポリマーエマルジョンを希釈して、2%の固形分を含むラ
テックス(ラテックスA)を得た。ラテックスAの小滴をポリエステルフィルム
に塗布してその濡れ性を試験し、ラテックスAは表面を濡らさないことが確認さ
れた。ラテックスAの表面張力を、その後、0.12%のデュポンゾニール(D
uPont Zonyl)TMFSNをラテックス中に分散させることにより減少
させて、第2のラテックスサンプル、ラテックスBを得た。この分散物は、その
濡れ性について試験され、対象であるポリエステルフィルムの表面を確かに濡ら
すことがわかった。このことは、ラテックスBの表面張力は、ポリエステルフィ
ルムの表面張力(約37〜39dynes/cm)未満またはそれと同等である
ことを示す。
【0030】 種々の基材への本発明のラテックスの塗布 例3 例1のポリマーラテックスは、その後、染料ジェット法によりファブリックに
塗布された。ラテックスは、約4%owf(概ね約0.8%固形分含量owf)
の量で染料溶液中に存在した。残りの染料溶液の成分は、以下のとおりである。
【0031】
【表1】 ファブリックは、白色に着色された100%ポリエステルのミクロデニールニ
ットである。溶液に対するファブリックの比は約1:10であった。染料溶液お
よびファブリックは、染料ジェットマシンに収容し、引き続いて加熱した。マシ
ンは、温度を上げながら、まず約68°Fの温度で加熱し、それは、160°F
に達するまで1分当り4°Fで徐々に昇温した後、240°Fに達するまで1分
当り3.5°Fで昇温し、次いで、280°Fに達するまで1分当り3°Fで昇
温した。マシンは、約280°Fの温度に加熱して保たれ、その後、140°F
まで1分当り3°Fで温度を低下させた。紫外線吸収は、本発明のポリマーラテ
ックスで被覆されたサンプルに加えて、未被覆のファブリックの比較例について
測定された。UV吸収の測定は、300から400nmの波長についてそれぞれ
行なわれ、その結果を以下の表にまとめる。
【0032】
【表2】
【表3】
【表4】 本発明のラテックスについての最大UV吸光度は、約338ないし341nm
の間で測定された。明らかに、本発明のラテックスで被覆された対象ファブリッ
クのコーティングは、UV吸光度に著しい改善を与えた(したがって、UV透過
率が低下し、これは高いUPFをもたらす)。
【0033】 例4 例2からのラテックスAおよびBは、その後、凝固したポリウレタンで予めコ
ートされた不織布0.19dpfポリエステルファブリック材料見本にそれぞれ
塗布して乾燥し、The Engineering Society for
Advancing Mobility Land Sea Air and
Space Textile method SAE J−1885,“(R)
Accelerated Exposure of Automotive
Interior Trim Components Using a Con
trolled Irradiance Water Cooled Xeno
n−Arc Apparatus.”にしたがって色の耐光堅牢度について試験
した。色の耐光堅牢度は、以下の式により一般に計算される。
【0034】
【数1】 ここで、ΔE*は、ラテックスコートされた初期のファブリックと上述した程
度の紫外線に曝した後のファブリックとの間の色における違いを表わし、L*
*およびb*は、色座標であり、L*は着色されたファブリックの明度および暗
度の測定値;a*は着色されたファブリックの赤色度または緑色度の測定値であ
り;b*は着色されたファブリックの黄色度および青色度の測定値である。ラテ
ックスBは、ラテックスA(ΔE*=3.63)より低い程度の色耐光堅牢度(
2.64のΔE*)を示した。したがって、ラテックスBは、優れた色耐光堅牢
度特性を示し、一方ラテックスAは、より低い程度の色耐光堅牢度特性を示した
。しかしながら、ラテックスAは、特に比較例の未被覆のファブリック(ΔE*
=6.20)と比較すると、依然として非常に有益な全般的特性を示した。
【0035】 例5 バッチエマルジョン重合中に、それぞれのモノマーの添加割合を調節すること
によってノルブロックTM7966/ブチルメタクリレートの重量比を変更した以
外は、例1で説明された手順に従って、一組のポリマーを得た。それぞれのポリ
マーの表面張力は、例2で説明したように調節した。得られたラテックスは、4
%の固体添加レベルで不織布ポリエステル(例4で用いられたタイプのファブリ
ック)上にディップ/スクイーズ塗布し、乾燥した。コートされたファブリック
は、225kJ/m2に曝された(SAE J−1885)後、色耐光堅牢度に
ついて試験した。40:60および35:65のモノマー比を有するラテックス
は、UVモノマーのコストの考慮すると、以下の表に示されるように最も優れた
色堅牢特性を示した。
【0036】
【表5】 例6 例4の不織布ポリエステルは、例4で説明したUV吸収ポリマーラテックスを
ディップ/スクイーズ塗布法により塗布し、乾燥した。サンプルの半分は、その
後、ディスチェラー(Dischler)の米国特許第4,837,902号に
したがって超音波空気処理(Supersonic air treatmen
t、SSAT)にしたがってさらに処理した。この文献は、すでに〜25ypm
で全体として本明細書を構成する。3つの試験をこれらのファブリックについて
行ない、色耐光堅牢度を以下の表にまとめる。
【0037】
【表6】 明らかに、ファブリック表面におけるラテックスの量が多くなると、色耐光堅
牢度は向上する。さらに、SSATによる処理もまた、改善された色耐光堅牢度
をもたらすことが明白である。
【0038】 例7 バッチ重合を用いて、UV吸収ポリマーラテックスの性能に及ぼす連鎖移動剤
1−ドデカンチオールの影響を評価した。反応器は、温度プローブ、窒素入口、
および凝縮器/窒素出口を具備した三つ口フラスコとした。以下の材料をフラス
コ中に仕込み、ホットプレートスターラー上で攪拌した:10gのノルブロック TM 7966(ジャンセン)、10gのブチルメタクリレート(アルドリッチ)、
8gのエイベックスTMEP−120(ローヌ・プーラン)、2gのトリオン(T
rion)TMX−705(ユニオンカーバイド(Union Carbide)
)、2gのシンファックR8216(ミリケン・ケミカル)、68gの蒸留水、
および1−ドデカンチオール(アルドリッチ)である。温度は、固体が均一に分
散するまで75℃に上昇させた後、重合のために65℃に低下させた。反応器は
、窒素で30分間パージした。重合を開始するために、0.05gのVA−08
6(和光)および0.05gのV−50(和光)を含む3mlの水から1mlを
フラスコに加えた。4時間の反応後、乳白光を放つ白色エマルジョンが生じた。
得られたラテックスは、SAE J−1885試験法にしたがって、225kJ
/m2における色耐光堅牢度について再び試験された。1−ドデカンチオール(
DDCT)の濃度の好ましい範囲は、約0.008ないし約0.018%g/g
モノマーと決定され、最適な量は、約0.0175%g/gモノマーであると予
測された。
【0039】
【表7】 例8 選択されたポリエステルファブリックは、例1で説明したUV吸収ポリマーラ
テックス(50/50重量比のノルブロックTM7966/ブチルメタクリレート
)でコートされ、SAE J−1885色耐光堅牢度試験に供された。結果は、
被覆されたファブリックの改善された耐光堅牢度を示し、以下の表にまとめた。
【0040】
【表8】 *高kJ/m2の測定は、ニットファブリックについてのみ行なわれた。
【0041】 上に列挙したファブリックは、以下のとおりである。
【0042】 A:50デニールのナイロンヤーンを含み、1ヤード当り1.360ポンドの
重さがある織布ファブリック(生繊維材料) B:600デニールのナイロン繊維を含み、1ヤード当り0.841ポンドの
重さがある織布ファブリック(生繊維材料) C:500デニールのポリエステルヤーンを含み、1ヤード当り1.475ポ
ンドの重さがある織布ファブリック(生繊維材料) D:450デニールのナイロン繊維を含み、1ヤード当り1ポンドの重さがあ
る織布ファブリック(生繊維材料) E:450デニールポリエステルのリング紡績されたヤーンを含み、1ヤード
当り1.380ポンドの重さがある織布ファブリック(生繊維材料) F:1インチ当りの18のたて糸を有し、1平方ヤード当り3.70オンスの
重さがあるニットファブリック G:1インチ当りの20のたて糸を有し、1平方ヤード当り5.20オンスの
重さがあるニットファブリック H:1684のたて糸端を有し、1ヤード当り1.3285ポンドの重さがあ
る織布ファブリック(生繊維材料) I:1ヤード当り1.102ポンドの重量の生繊維材料ファブリックを有する
ナイロン繊維を含む織布ファブリック J:150デニールのナイロンを含み、1ヤード当り0.7288ポンドの重
さがある織布ファブリック(生繊維材料) K:上述の例4で用いたファブリック これらの結果は、本発明のポリマーラテックスでコートされたサンプルファブ
リックと一致した耐光堅牢度における改善を明らかに示す。
【0043】 例9 例1のポリマーラテックスは、ディップ/スクイーズ技術によって、たてのリ
ング紡績された糸とオープンエンド紡績されたよこ糸とを含む生繊維材料100
%の綿サンプルにも塗布し、黄褐色に染色した。このサンプルは、UV−Aおよ
びUV−B透過率について試験された。結果は以下のとおりであった。
【0044】
【表9】 明らかに、本発明のラテックスは、UV透過率における著しい改善を与える(
したがって、一般に不充分な紫外線保護ファクターを有する綿に、より優れたU
PFを与える)。
【0045】 例10(比較) 25wt%のノルブロックTM7966/75wt%のブチルメタクリレート比
を有するUV吸収ポリマーエマルジョンを、例4で説明したように調製した。ラ
テックスは、上述の例4で用いたものと同じタイプのファブリック上にスプレー
し、乾燥した。次いで、従来のUV吸収剤、チバファースト(Cibafast
RP(チバ)もまた、同じタイプのファブリックにスプレーして乾燥した。サ
ンプルは、225および451KJ/m2に曝した後、試験法SAE J−18
85にしたがって試験した。本発明のUV吸収ポリマーラテックスは、以下の表
に示すように、全般的により優れた色耐光堅牢度を有した。
【0046】
【表10】 当然ながら、本発明の趣旨および範囲内に含まれることが意図される、本発明
の多くの別の態様および変更が存在する。
【手続補正書】
【提出日】平成13年3月13日(2001.3.13)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 3/00 C09K 3/00 104C D06M 10/02 D06M 10/02 A 15/263 15/263 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,GE,G H,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 リー、シュロン アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州 29301 スパータンバーグ、ウッドグロー ブ・トレイス 204 Fターム(参考) 4J011 KB14 NA25 NB04 4J100 AL03P AL04P AL05P AL08Q BA03Q BA12Q BC43Q BC75Q CA04 DA65 FA03 FA04 FA20 4L031 AA02 AA03 AA18 AA20 AA22 AB32 AB33 AB34 BA34 CB02 DA18 4L033 AA02 AA03 AA04 AA07 AA08 AB05 AB06 AB07 AC15 BA55 CA18

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エマルジョン重合により紫外線吸収性コポリマーラテックス
    を製造する方法であって、 少なくとも1種の重合開始剤および少なくとも1種の連鎖移動剤の存在下に、 (a)ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンおよびそれらの混合物から本質的
    になる群の中から選ばれる少なくとも1種の紫外線吸収性官能基を有する少なく
    とも1種のビニル官能性モノマー、および (b)ベンゾトリアゾールもしくはベンゾフェノン基を含まない少なくとも1
    種のビニル官能性モノマー を互いに混合することを包含する紫外線吸収性コポリマーラテックスを製造する
    方法。
  2. 【請求項2】 該UV吸収性コモノマーが、2−ヒドロキシ−5−アクリリ
    ルオキシフェニル−2H−ベンゾトリアゾール、1−(3−ベンゾトリアゾール
    −2−イル−4−ヒドロキシフェニル)−エチルエステルアクリル酸、2−(2
    −メタクリルオキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−ヒドロ
    キシ−4−アクリリルオキシエトキシベンゾフェノンおよびそれらのいずれかの
    混合物から本質的になる群の中から選ばれ、 該ビニル官能性モノマーが、アクリレート、メタクリレートおよびそれらのい
    ずれかの混合物から本質的になる群の中から選ばれる 請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 該UV吸収性コモノマーが、2−ヒドロキシ−5−アクリリ
    ルオキシフェニル−2H−ベンゾトリアゾールであり、 該ビニル官能性モノマーが、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタク
    リル酸ブチル、メタクリル酸エチル−ヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタク
    リル酸イソデシル、メタクリル酸n−ヘキシル、およびそれらのいずれかの混合
    物から本質的になる群の中から選ばれ、 該UV吸収性モノマーおよび該ビニル官能性コモノマーが、約25:75から
    約60:40までの重量比割合で存在し、 連鎖移動剤がUV吸収性モノマーとビニル官能性コモノマーの総合計量の約0
    .002から0.050%までの割合で存在する 請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 該ビニル官能性コモノマーがメタクリル酸ブチルであり、 該UV吸収性モノマーと該ビニル官能性コモノマーが約25:75から約50
    :50までの重量比量で存在し、 該連鎖移動剤が、UV吸収性モノマーとビニル官能性コモノマーの総合計量の
    約0.008から0.018%までの割合で存在する 請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 該UV吸収性モノマーおよび該ビニル官能性コモノマーが約
    35:65の重量比量で存在し、 該連鎖移動剤が、1−ドデカンチオールであり、UV吸収性モノマーとビニル
    官能性コモノマーの総合計量の約0.0175%の割合で存在する 請求項3に記載の方法。
  6. 【請求項6】 請求項1の方法により製造されたポリマーラテックスを含む
    物品。
  7. 【請求項7】 請求項2の方法により製造されたポリマーラテックスを含む
    物品。
  8. 【請求項8】 請求項3の方法により製造されたポリマーラテックスを含む
    物品。
  9. 【請求項9】 請求項4の方法により製造されたポリマーラテックスを含む
    物品。
  10. 【請求項10】 請求項5の方法により製造されたポリマーラテックスを含
    む物品。
  11. 【請求項11】 請求項1の方法により製造されたポリマーラテックスを含
    む布物品であって、 該布が、コットン、ポリエステル、ナイロン、ウール、ラミー、リクラ、およ
    びそれらいずれかの混合物もしくはブレンドから本質的になる群の中から選ばれ
    る繊維を含む布物品。
  12. 【請求項12】 請求項2の方法により製造されたポリマーラテックスを含
    む布物品であって、 該布が、コットン、ポリエステル、ナイロン、ウール、ラミー、リクラ、およ
    びそれらいずれかの混合物もしくはブレンドから本質的になる群の中から選ばれ
    る繊維を含む布物品。
  13. 【請求項13】 請求項3の方法により製造されたポリマーラテックスを含
    む布物品であって、 該布が、コットン、ポリエステル、ナイロン、ウール、ラミー、リクラ、およ
    びそれらいずれかの混合物もしくはブレンドから本質的になる群の中から選ばれ
    る繊維を含む布物品。
  14. 【請求項14】 請求項4の方法により製造されたポリマーラテックスを含
    む布物品であって、 該布が、コットン、ポリエステル、ナイロン、ウール、ラミー、リクラ、およ
    びそれらいずれかの混合物もしくはブレンドから本質的になる群の中から選ばれ
    る繊維を含む布物品。
  15. 【請求項15】 請求項5の方法により製造されたポリマーラテックスを含
    む布物品であって、 該布が、コットン、ポリエステル、ナイロン、ウール、ラミー、リクラ、およ
    びそれらいずれかの混合物もしくはブレンドから本質的になる群の中から選ばれ
    る繊維を含む布物品。
  16. 【請求項16】 該布が、布表面へのポリマーラテックスの導入の後に、超
    音波空気処理に供される請求項11に記載の布物品。
  17. 【請求項17】 該布が、布表面へのポリマーラテックスの導入の後に、超
    音波空気処理に供される請求項12に記載の布物品。
  18. 【請求項18】 該布が、布表面へのポリマーラテックスの導入の後に、超
    音波空気処理に供される請求項13に記載の布物品。
  19. 【請求項19】 該布が、布表面へのポリマーラテックスの導入の後に、超
    音波空気処理に供される請求項14に記載の布物品。
  20. 【請求項20】 該布が、布表面へのポリマーラテックスの導入の後に、超
    音波空気処理に供される請求項16に記載の布物品。
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