JP2008121182A - 充填繊維をオルガノポリシロキサンの水性分散液で処理するための方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】オルガノポリシロキサン(1)と、シラン(2)とを、水(3)と、乳化剤(4)と、場合により更なるシラン(5)と、場合により更なる物質(6)の存在下で反応させることによって得られる分散液で充填繊維を処理するが、但し、金属含有触媒を共用せず、かつオルガノポリシロキサン(1)とシラン(2)を、該オルガノポリシロキサンが水(3)の除去後に、トルエンに不溶性の弾性被膜を形成する量で使用する。
【選択図】なし
Description
(A)縮合性基を有するオルガノポリシロキサン、
(B)架橋剤として作用する、少なくとも3個の架橋反応性基を有する(アミン不含の)有機ケイ素化合物、
(C)触媒作用を有する、塩基性窒素を有する有機ケイ素化合物、特に有利にはそのアルカリ金属シリコネート
を使用して製造することができる。
一般式
Rは、水素又は、ヘテロ原子のN及び/又はOで置換されていてよい、1〜18個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を意味し、
R1は、水素原子又は、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、有利には水素原子又はメチル基もしくはエチル基を意味し、
aは、0、1、2又は3であり、かつ
bは、0、1又は2であるが、但し、
合計a+bは3以下であり、かつオルガノポリシロキサン(1)中に1分子当たり平均して少なくとも1個の基OR1が含まれており、その際、R1の意味は水素原子であることが好ましい]で示される単位からなる、縮合性基を有するオルガノポリシロキサン(1)と、一般式
(R3O)3SiCR2 2−Y (II)
[式中、
R2は、水素原子又は、1〜4個の炭素原子を有する一価のアルキル基、有利には水素原子を意味し、
R3は、基当たりに1〜8個の炭素原子を有するアルキル基を意味し、
Yは、式
R4は、N原子及び/又はO原子を有していてよい、1〜18個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を意味し、かつ
R5は、N原子及び/又はO原子を有していてよい、3〜12個の炭素原子を有する二価の炭化水素基を意味する]で示されるシラン(2)もしくはその加水分解物とを、
水(3)と、
乳化剤(4)と、
場合により一般式
(R3O)xR3-xSi−R6−Z (III)
[式中、
R6は、2〜18個の炭素原子を有する二価の炭化水素基を意味し、かつ
Zは、アミノ基もしくはアミノアルキルアミノ基、エポキシ基及び(メタ)アクリルオキシ基の群から選択される基を意味し、かつ
xは、1、2又は3、有利には2又は3を意味する]で示される更なるシラン(5)もしくはその加水分解物と、
場合によりオルガノポリシロキサン(1)とシラン(2)との反応に関与しない更なる物質(6)
の存在下で反応させることによって得られるが、但し、
金属含有触媒を共用せず、かつオルガノポリシロキサン(1)とシラン(2)は、該オルガノポリシロキサンが水(3)の除去後に、トルエンに不溶性の弾性被膜を形成する量で使用される方法によって解決された。
−R6−NR7 2
[式中、R6は、それについて上述した意味を有し、かつR7は、同一もしくは異なって、水素原子又はアルキル基もしくはアミノアルキル基もしくはイミノアルキル基を意味する]で示される基である。好ましい一例は、N−(2−アミノエチル)(3−アミノプロピル)基である。
(R1O)R2SiO(SiR2O)eSiR2(OR1) (IV)
[式中、
R及びR1は、それらについて上述した意味を有し、かつ
eは、1〜1000の整数であるが、但し、
全てのR1の基のうち25〜100%、有利には50〜100%は水素原子である]で示されるシロキサンを使用することが好ましい。
[(R3SiO1/2)f(R2SiO2/2)g(R1SiO3/2)h(SiO4/2)k] (V)
[式中、
Rは、それについて上述した意味を有し、かつ
更に式(V)中のRは、(OR1)であってもよく、その意味は上述のとおりであるが、但し、
少なくとも1個の−OR1基(式中、R1は、水素原子を意味する)が1分子当たりに含まれており、
f、g、h及びkは、0〜1000の整数であり、かつh/(f+g+h+k)が、有利には0.2より大きい]で示される樹脂である。
(R3O)2RSiCR2 2−Y (II′)
で示される二官能性シラン又はそれらの加水分解物30質量%までを含有してよい。
1. アルキル硫酸塩、特に8〜18個の炭素原子の鎖長を有するアルキル硫酸塩、疎水性基中に8〜18個の炭素原子を有し、かつ1〜40個のエチレンオキシド(EO)単位もしくはプロピレンオキシド(PO)単位を有するアルキルエーテル硫酸塩及びアルカリールエーテル硫酸塩。
5. 5〜50%、有利には8〜20%のビニルアセテート単位をなおも有し、重合度500〜3000を有するポリビニルアルコール。
14. 8〜24個の炭素原子を有する第一級、第二級及び第三級の脂肪アミンと酢酸、硫酸、塩酸及びリン酸との塩。
17. 長鎖置換されたアミノ酸、例えばN−アルキル−ジ(アミノエチル)グリシン又はN−アルキル−2−アミノプロピオン酸塩。
被膜形成試験:
約1gの残留物が生ずるエマルジョン量を秤量する;例えば66%のエマルジョンの場合に、約1.5g、50%の場合に、約2g。この量を、1:1で水で希釈し、ブリキ板カバー(Weissblechdeckel)(直径10cm)中に入れる。生成物を、前記カバーを振り動かすことによって全表面にわたって広げ、そのサンプルをむき出しにしておく(室温でドラフトにおいて24時間、又は乾燥棚において120℃もしくは170℃で20分間)。
その仕上げのために、実施例及び比較試験において記載される分散液117gを完全脱塩水で1000gに希釈し、その400mlを1lのガラスビーカ中に仕込む。番手61dtex及び50mmのステープル長を有するポリエステル製の捲縮スフを、梳綿機又は開毛機で開繊してふんわり感のある填綿とする。この繊維20gを、ガラスビーカ中に1分間浸し入れ、完全に湿潤させる。
永続性の調査のために、10gの充填繊維材料(シリコーン仕上げ有り又は無し)を500mlの丸底フラスコ中で還流下に220gのヘキサンで3時間にわたり抽出し、そして残留物をヘキサンの蒸発後に測定する。
実施例1:
Ultra−Turrax T 50型乳化装置(Janke&Kunkel/IKA社)において、イソトリデシルデカエトキシレート(水中85%、商品名Lutensol TO 109(BASF社)として購入できる)5gと脱塩水8gから乳化剤混合物を製造し、そこに新たに製造された均質なシロキサンポリマー/シラン混合物100gであって、シロキサン(1)としての末端OH基含有率1100質量ppmを有するポリジメチルシロキサンジオール99.65gと、シラン(2)としてのN−モルホリノメチルトリエトキシシラン(モル質量263.4)0.39gとからなる混合物を供給する。次いで、全体で90.1gの完全脱塩水で少しずつ希釈し、こうして平均粒度309nmを有する乳白色ないし白色のエマルジョンが得られる。該エマルジョンの固体含有率は、50.7%であり、pH値は6.0である。該エマルジョンは、室温で6ヶ月の貯蔵後にも均質かつ安定である。
更なるエマルジョンを、実施例1と同様に製造したが、その際、第1表中に示される量を使用する。
シロキサン(1b)としては、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルメチルシロキシ単位とジメチルシロキシ単位とからなるコポリマーであって、アミン価0.145と、粘度4700mm2/s(25℃)と、OH/OMeの末端基比率=54/46とを有するコポリマーを使用する;
シロキサン(1a)としては、末端OH基含有率1100質量ppmを有するポリジメチルシロキサンジオールを使用する;
シラン(2)としては、N−モルホリノメチル−トリエトキシシランを使用する。
実施例B3の作業を繰り返すが、相違点として、0.60gのモルホリノメチルトリエトキシシラン、つまり本発明によるシラン(2)を、第2表に示される成分に置き換える:
比較試験1a:
EP828794号Aの実施例1によるビニルトリメトキシシラン(VTMO)0.60g。
ビニルトリメトキシシラン(モル質量148.2)0.34g(0.34gとは、実施例B3と同様にシロキサン(1)の1当量のSiOHに対して、1.1当量のビニルトリメトキシシランのSi−OCH3)。
EP828794号Aの実施例1によるα,ω−ジメトキシポリ(N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルシロキサン)0.60g。
EP655475号A1の実施例1による樹脂混合物0.60gであって、式[(CH3)3SiO1/2][SiO2]のオルガノポリシロキサン樹脂16部(平均分子量2000と、樹脂分子に対して2.1質量%の平均エトキシ含有率を有する)と、式[(CH3)2SiO]0.2[(CH3)SiO3/2]0.8のオルガノポリシロキサン樹脂17部(平均分子量3000と、樹脂分子に対して2.6質量%の平均エトキシ含有率を有する)とからなる樹脂混合物。
比較試験Vの1dと同様であるが、相違点として、樹脂混合物にKOHを添加して、pH値は11である。
EP828794号Aの実施例1による、ビニルトリメトキシシラン(VTMO)とα,ω−ジメトキシポリ(N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルシロキサン)との1:1混合物0.60g。
2) GF95−H=α,ω−ジメトキシポリ(N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルシロキサン)
3) EP655475号A1の実施例1からの樹脂混合物(上述の比較試験1dの記載を参照のこと)
全てのエマルジョンは、乾燥によって被膜を形成しない。残留する油状のシリコーンは、トルエンに可溶性である(トルエン中20%の溶液として試験した)、すなわち該シリコーンは架橋されていない。
実施例B3によるシロキサン(1)とシラン(2)の成分、すなわちα,ω−ジヒドロキシポリジメチルシロキサンとモルホリノメチルトリエトキシシランとを混合した後に粘度増大を測定した。
DE102004038148号A1による比較試験3
Ultra−Turrax型の乳化装置T50(Janke&Kunkel/IKA社)において、イソトリデシルデカエトキシレート(Lutensol TO 109、BASF AG社)9.38gと、ひまし油エトキシレートG1300(Atlas社)3.90gと、水4.55gから硬い乳化剤混合物を製造し、そこに新たに製造された均質なポリマー/シラン混合物125.28gであって、オルガノポリシロキサン(1)としての末端OH基含有率765質量ppmを有するポリジメチルシロキサンジオール124.63gと、N−モルホリルメチルメチルジエトキシシラン0.86gとからなる混合物を配量する。次いで、全体で106.65gの水で少しずつ希釈し、こうして平均粒度275nmを有する安定なエマルジョンが得られる。該エマルジョンのシリコーン含有率は50%である。
Ultra−Turrax T 50型の乳化装置(Janke&Kunkel/IKA社)において、イソトリデシルデカエトキシレート(水中85%、商品名Lutensol TO 109(BASF社)として市販されている)6gと、脱塩水6gとから乳化剤混合物を製造し、そこに新たに製造された均質なシロキサンポリマー/シラン混合物60gであって、末端OH基含有率1100質量ppmを有するポリジメチルシロキサンジオール(1a)33.2%と、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルメチルシロキシ単位とジメチルシロキシ単位とを有するコポリマー(1b)(アミン価0.145、粘度4700mm2/s(25℃で)及びOH/OMeの末端基比率54/46を有する)66.41%と、シラン(2)としてのN−モルホリノメチルトリエトキシシラン0.39%とからなる混合物を配量する。次いで、全体で23gの完全脱塩水で少しずつ希釈し、こうして平均粒度210nmを有する乳白色ないし白色のエマルジョンが得られる。該エマルジョンに、成分(5)としてのN−(2−アミノエチル)(3−アミノ−プロピル)メチルジメトキシシラン1gと、成分(6)としての80%酢酸0.4gとを撹拌下に計量供給する。該エマルジョンの固体含有率は、66%であり、pH値は7.5である。該エマルジョンは、室温で6ヶ月の貯蔵後にも均質かつ安定である。
実施例7からのエマルジョン97gに、激しい撹拌下でゆっくりと、更なる成分(5)としてのN−(2−アミノエチル)(3−アミノプロピル)メチルジメトキシシラン3gを計量供給する。該エマルジョンの固体含有率は、66%であり、pH値は10.5である。
Ultra−Turrax T 50型の乳化装置(Janke&Kunkel/IKA社)において、イソトリデシルデカエトキシレート(水中85%、商品名Lutensol TO 109(BASF社)として市販されている)6gと、脱塩水6gとから乳化剤混合物を製造し、そこに新たに製造された均質なシロキサンポリマー/シラン混合物60gであって、末端OH基含有率1100質量ppmを有するポリジメチルシロキサンジオール(1a)33.2%と、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルメチルシロキシ単位とジメチルシロキシ単位とを有するコポリマー(1b)(アミン価0.145、粘度4700mm2/s(25℃で)及びOH/OMeの末端基比率54/46を有する)66.41%とからなる混合物を配量する。次いで、全体で23gの完全脱塩水で少しずつ希釈し、こうして平均粒度210nmを有する乳白色ないし白色のエマルジョンが得られる。該エマルジョンに、成分(5)としてのN−(2−アミノエチル)(3−アミノ−プロピル)メチルジメトキシシラン1gと、更なる成分(6)としての80%酢酸0.4gとを撹拌下に計量供給する。該エマルジョンの固体含有率は、66%であり、pH値は7.5である。該エマルジョンは、室温で6ヶ月の貯蔵後にも均質かつ安定である。
比較試験4からのエマルジョン97gに、激しい撹拌下でゆっくりと、更なる成分(5)としてのN−(2−アミノエチル)(3−アミノプロピル)メチルジメトキシシラン3gを計量供給する。該エマルジョンの固体含有率は、約66%であり、pH値は10.5である。
上記の被膜試験法に相応して、実施例7及び8並びに比較試験4及び5からのエマルジョンを希釈し、前記カバー中に秤量し、そして23℃/24時間で乾燥させるか、あるいは120℃もしくは170℃でそれぞれ20分間乾燥させた。
評点4又は5を有する被膜は、トルエンに不溶性である。
実施例7及び8並びに比較試験4及び5からのエマルジョンを用いて、それぞれ番手61dtexと50mmのステープル長を有するポリエステル製の捲縮スフを研究室用の記載に従って仕上げをし、そして23℃、120℃、そして170℃の3つの異なる温度で乾燥させた。前記の乾燥後に、仕上げがなされた繊維を気候室(Klimaraum)中で23℃で50%の空気湿度で24時間コンディショニングし、そして5人によって手で手触りについて評価した(乾燥状態、柔らかさ、滑らかさ、ふんわり感及び反発挙動)。そのために、手触り判定後にサンプルを互いに並べて、そして1〜5の評価スケールを編成した。その際、評価スケール5を、最も柔らかく、最も滑らかな羽毛様の手触りで、最良の反発能を有するものとし、評価スケール1を、乾燥した手触りで、顕著に歪みが残り、反発力がより低いものとする。
Claims (9)
- 充填繊維をオルガノポリシロキサンの水性分散液で処理するための方法において、該分散液は、
一般式
Rは、水素又は、ヘテロ原子のN及び/又はOで置換されていてよい、1〜18個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を意味し、
R1は、水素原子又は、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、有利には水素原子又はメチル基もしくはエチル基を意味し、
aは、0、1、2又は3であり、かつ
bは、0、1又は2であるが、但し、
合計a+bは3以下であり、かつオルガノポリシロキサン(1)中に1分子当たり平均して少なくとも1個の基OR1が含まれている]で示される単位からなる、縮合性基を有するオルガノポリシロキサン(1)と、一般式
(R3O)3SiCR2 2−Y (II)
[式中、
R2は、水素原子又は、1〜4個の炭素原子を有する一価のアルキル基を意味し、
R3は、基当たりに1〜8個の炭素原子を有するアルキル基を意味し、
Yは、式
R4は、N原子及び/又はO原子を有していてよい、1〜18個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を意味し、かつ
R5は、N原子及び/又はO原子を有していてよい、3〜12個の炭素原子を有する二価の炭化水素基を意味する]で示されるシラン(2)もしくはその加水分解物とを、
水(3)と、
乳化剤(4)と、
場合により一般式
(R3O)xR3-xSi−R6−Z (III)
[式中、
R6は、3〜18個の炭素原子を有する二価の炭化水素基を意味し、かつ
Zは、アミノ基もしくはアミノアルキルアミノ基、エポキシ基及び(メタ)アクリルオキシ基の群から選択される基を意味し、かつ
xは、1、2又は3を意味する]で示される更なるシラン(5)もしくはその加水分解物と、
場合によりオルガノポリシロキサン(1)とシラン(2)との反応に関与しない更なる物質(6)
の存在下で反応させることによるが、但し、
金属含有触媒を共用せず、かつオルガノポリシロキサン(1)とシラン(2)を、該オルガノポリシロキサンが水(3)の除去後に、トルエンに不溶性の弾性被膜を形成する量で使用して得られる方法。 - 請求項1記載の方法において、シラン(2)を、オルガノポリシロキサン(1)中の1当量の−OR1に対して0.6〜2当量の−OR3が存在する量で使用することを特徴とする方法。
- 請求項1又は2記載の方法において、充填繊維として、ポリエステル、ポリアミド、ポリ乳酸(PLA)、ポリ酪酸、ポリオレフィン、ビスコース、モダール及びリヨセル製の繊維を使用することを特徴とする方法。
- 請求項1から3までのいずれか1項記載の方法において、オルガノポリシロキサン(1)として、一般式
(R1O)R2SiO(SiR2O)eSiR2(OR1) (IV)
[式中、
Rは、水素又は、ヘテロ原子のN及び/又はOで置換されていてよい、1〜18個の炭素原子を有する一価の炭化水素基を意味し、
R1は、水素原子又は、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基、有利には水素原子又はメチル基もしくはエチル基を意味し、かつ
eは、1〜1000の整数であるが、但し、全ての基R1のうち50〜100%が水素原子である]で示されるオルガノポリシロキサンを使用することを特徴とする方法。 - 請求項1から4までのいずれか1項記載の方法において、R2が水素原子であることを特徴とする方法。
- 請求項1から5までのいずれか1項記載の方法において、水性分散液を充填繊維上に、吹き付け、浸し塗り、フーラード処理もしくは流し塗りによって施与することを特徴とする方法。
- 請求項1から6までのいずれか1項記載の方法において、水性分散液を充填繊維上に施与し、そして引き続き分散液から水(3)を除去し、そうしてトルエンに不溶性の弾性被膜を形成させることを特徴とする方法。
- 請求項7記載の方法において、水(3)を除去するが、その際、水性分散液で処理された充填繊維を、1〜230℃、有利には30〜180℃、特に有利には70〜120℃の温度で乾燥させることを特徴とする方法。
- 請求項1から8までのいずれか1項記載の方法により処理された充填繊維。
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