JP2022546182A

JP2022546182A - 水性ポリマー配合物

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Publication number: JP2022546182A
Application number: JP2022500745A
Authority: JP
Inventors: シュエ、イン; エグラス、ティエリー
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2022-11-04
Also published as: MX2022000013A; WO2021007692A1; TW202111064A; BR112021026784A2; AR119215A1; US20220282081A1; EP3997186A4; CN114072479B; CN114072479A; EP3997186A1

Abstract

水性媒体を含み、かつ水性媒体中に分散された、（ａ）マレイン化ポリオレフィン（ａ）を含む粒子（ａ）と、（ｂ）アクリルポリマー（ｂ）を含む粒子（ｂ）と、をさらに含む組成物であって、アクリルポリマー（ｂ）が、アクリルポリマー（ｂ）の固体重量に基づく重量で、（ｉ）ヒドロキシル官能性アクリルモノマーの０．１％～１０％の重合単位、（ｉｉ）カルボキシル官能性モノマーの１％～２０％の重合単位、および（ｉｉｉ）アクリルモノマー、スチレンモノマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の追加のモノマー（ｉｉｉ）の７０％～９８．９％の重合単位、を含み、マレイン化ポリオレフィン（ａ）が、マレイン化ポリオレフィン（ａ）およびアクリルポリマー（ｂ）の固体重量の合計に基づいて、１重量％～１９重量％の量で存在する、組成物が提供される。また、組成物を使用して繊維を結合する方法も提供される。【選択図】なし

Description

繊維を一緒に結合するように作用するポリマーは、織物産業で有用である。しばしば「バインダー」と呼ばれるそのようなポリマーは、不織布マットの形態で、または織物を形成するために織られた糸の形態のいずれかで繊維に適用され得る。そのようなポリマーの存在は、特に布に液体、水（つまり「湿潤強度」）または溶媒（つまり「溶媒強度」）のいずれかを含浸させた場合に、不織布または織布の引張強度を改善するように作用し得る。

バインダーポリマーを繊維に適用する便利な方式は、水中に分散した小さな粒子の形態でポリマーを提供することである。粒子は、互いにすべて同じ組成であり得るか、または異なる組成の粒子が存在し得る。そのような水性分散液は、非水性溶媒に溶解した同等のポリマーよりも様々な利点を有し、水性分散液は、一般により低い粘度を有し、より環境にやさしい。

水性分散液（エマルジョン、ラテックス、スラリー、別の形態の分散液、またはそれらの組み合わせであり得る）は、繊維に適用され得、次いで水は、蒸発によって除去され得る。ポリマーが蒸発プロセス中または蒸発プロセス後に架橋反応を受けることがしばしば望ましい。そのような架橋反応は、最終的な布の引張強度を増加させると考えられる。過去には、一部のポリマーバインダーは、望ましい架橋を促進するＮ－メチロールアクリルアミド（ＮＭＡ）の重合単位を含有したが、そのようなポリマーは、加熱時にホルムアルデヒドを放出し、これは望ましくない。

ＵＳ８，１７３，７４４は、２つの酸または無水物で修飾されたポリオレフィンを含有し、かつ１つ以上のアクリルポリマーをさらに含有し得る水系プライマー組成物を記載しており、修飾ポリオレフィンとアクリルポリマーとの固体重量比は、２０／８０～８０／２０である。ＷＯ２０１８／１７６２９８は、７０～９９乾燥重量％のアクリルエマルジョン成分、およびポリカルボン酸化合物で官能化されたポリオレフィン出発材料を乳化することによって調製された１～３０乾燥重量％のポリオレフィンエマルジョン成分を含む硬化性組成物を開示している。ＷＯ２０１８／１７６２９８は、硬化性組成物が、皮革、織布もしくは不織布、フェルトおよびマット、または他の繊維の集合体などの可撓性基材、ならびに繊維を処理するために使用され得ることを開示している。以下の利点：ＮＭＡの重合単位を含まない、湿潤強度を改善させる、溶媒強度を改善させる、のうちの１つ以上を有する新しいポリマーバインダーを提供することが望ましく、水性分散液の形態で提供される。

以下は、本発明の記述である。

本発明の第１の態様は、水性媒体を含み、かつ水性媒体中に分散された、
（ａ）マレイン化ポリオレフィン（ａ）を含む粒子（ａ）と、
（ｂ）アクリルポリマー（ｂ）を含む粒子（ｂ）と、をさらに含む組成物であって、アクリルポリマー（ｂ）が、アクリルポリマー（ｂ）の固体重量に基づく重量で、
（ｉ）ヒドロキシル官能性アクリルモノマーの０．１％～１０％の重合単位、
（ｉｉ）カルボキシル官能性モノマーの１％～２０％の重合単位、および
（ｉｉｉ）アクリルモノマー、スチレンモノマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の追加のモノマー（ｉｉｉ）の７０％～９８．９％の重合単位、を含み、
マレイン化ポリオレフィン（ａ）が、マレイン化ポリオレフィン（ａ）およびアクリルポリマー（ｂ）の固体重量の合計に基づいて、１重量％～１９重量％の量で存在する、組成物である。

本発明の第２の態様は、水性バインダー組成物を繊維と接触させ、次いで、水性バインダー組成物から水を蒸発させること、または水の蒸発を可能にすることを含む繊維を結合する方法であり、水性バインダー組成物は、請求項１に記載の組成物である。

以下は、本発明の詳細な説明である。

本明細書で使用される場合、以下の用語は、文脈が別途明確に示さない限り、指定された定義を有する。

本明細書において使用される場合、「ポリマー」は、より小さい化学繰り返し単位の反応生成物で構成される比較的大きな分子である。ポリマーは、直鎖状、分岐状、星型、ループ状、超分岐状、架橋状、またはそれらの組み合わせである構造を有してもよく、ポリマーは、単一タイプの反復単位（「ホモポリマー」）を有してもよく、またはそれらは２種以上の繰り返し単位（「コポリマー」）を有してもよい。コポリマーは、ランダムに、順番に、ブロックで、他の配置で、またはそれらの任意の混合物もしくは組み合わせで配置された様々なタイプの繰り返し単位を有してもよい。ポリマーは、１，０００以上の数平均分子量を有する。

本明細書で使用される場合、「ポリマーの重量」は、ポリマーの乾燥重量を意味する。

互いに反応してポリマーの繰り返し単位を形成することができる分子は、本明細書で「モノマー」として知られている。そのように形成された繰り返し単位は、本明細書でモノマーの「重合単位」として知られている。

本明細書で使用される場合、アクリルモノマーは、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸のアルキルエステル、アルキル基に１つ以上の置換基を有する（メタ）アクリル酸のアルキルエステル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ－置換（メタ）アクリルアミド、およびそれらの混合物から選択されるモノマーである。接頭辞「（メタ）アクリル－」は、「アクリル－またはメタクリル－」を意味する。

本明細書で使用される場合、スチレンモノマーは、スチレン、置換スチレン、およびそれらの混合物から選択されるモノマーである。置換スチレンは、芳香環もしくはビニル基またはそれらの組み合わせのいずれかに位置する１つ以上の置換基を有する。

ヒドロキシル官能性モノマーは、カルボキシル基の一部ではない１つ以上のペンダントＯＨ基を有するモノマーである。カルボキシル官能性モノマーは、ペンダントカルボキシル基を有するモノマーであり、カルボキシル基は、中性型または陰イオン型であり得る。

本明細書で使用される場合、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリルアミドは、アルキル基が（メタ）アクリルアミド構造の窒素原子に結合し、ヒドロキシル基がそのアルキル基に結合している、アクリルアミドまたはメタクリルアミドの誘導体である。

本明細書で使用される場合、「アクリル」ポリマーは、重合単位の５０％以上がアクリルモノマーから選択され、また、重合単位の７５％以上がアクリルモノマーおよびスチレンモノマーからなる群から選択されるポリマーである。パーセンテージは、ポリマーの重量に基づく重量によるものである。

本明細書で使用される場合、ポリオレフィンは、ポリマーの重量に基づく重量で、重合されたモノマー単位の７０％以上が、炭化水素アルケン、炭化水素ジエン、およびそれらの混合物から選択されるポリマーである。マレイン化ポリオレフィンは、カルボキシル基および／または無水物基をポリオレフィンに共有結合させるために無水マレイン酸と反応させたポリオレフィンである。

水性媒体は、５℃～５０℃の範囲を含む温度範囲にわたって液体である組成物である。水性媒体は、水性媒体の重量に基づいて、５０重量％以上の量の水を含む。水性媒体は、個々の分子、原子、またはイオンとして溶解する物質を含む。水性媒体は、例えば、エマルジョン液滴、ラテックス粒子、分散固体粒子、他の形態の分散粒子、およびそれらの組み合わせなどの独立した固体粒子または液滴として存在する物質を含まない。

ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）は、中点法による動的走査熱量測定によって測定され、１０℃／分で走査される。モノマーのＴｇは、本明細書では、そのモノマーから作製されたホモポリマーのＴｇとして定義される。

「繊維」という用語は、材料の組成に関係なく、特定の幾何学的形状を有する材料を指す。繊維の最長寸法は、最長寸法に垂直な任意の寸法よりも少なくとも１００倍長くなる。

本明細書に提示される比率は、以下のように特徴付けられる。例えば、比率が３：１以上であるといわれる場合、その比率は、３：１、または５：１、または１００：１であり得るが、２：１にはなり得ない。この特徴付けは、以下のように一般用語で記載され得る。本明細書において比率がＸ：１以上であるといわれる場合、その比率がＹ：１であることを意味し、式中、ＹはＸ以上である。別の例では、比率が１５：１以下であるといわれる場合、その比率は、１５：１、または１０：１、または０．１：１であり得るが、２０：１にはなり得ない。概括的に、本明細書において比率がＷ：１以下であるといわれる場合、その比率がＺ：１であることを意味し、式中、ＺはＷ以下である。別段の指定がない限り、比率は重量によるものである。

本発明の組成物は、水性媒体を含有する。好ましくは、水性媒体は、水性媒体の重量に基づく重量で、５０％以上、より好ましくは７５％以上、より好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上の量の水を含有する。

水性媒体中に分散しているのは、１つ以上のマレイン化ポリオレフィン（ａ）を含む粒子（ａ）である。好ましくは、粒子（ａ）の質量のほとんどまたはすべては、マレイン化ポリオレフィンである。すなわち、好ましくは、粒子（ａ）中のマレイン化ポリオレフィンの量は、粒子（ａ）の重量に基づく重量で、５０％以上、より好ましくは７５％以上、より好ましくは８５％以上、より好ましくは９５％以上である。

ポリマー主鎖の組成によってマレイン化ポリオレフィンを特徴付けることは有用であり、これは、結合した無水マレイン酸基が無視された場合にポリマーが有するであろう組成である。主鎖の組成は、ポリオレフィンが無水マレイン酸と反応する前に有していた組成と同じであると考えられる。好ましいポリオレフィンポリマー主鎖において、プロピレンの重合単位の量は、ポリオレフィンポリマー主鎖の重量に基づく重量で、５０％以上、より好ましくは７５％以上、より好ましくは８５％以上、より好ましくは９５％以上である。

マレイン化ポリオレフィンは、酸価によって特徴付けられ得る。好ましくは、マレイン化ポリオレフィン（ａ）の酸価は、３５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、より好ましくは４５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、より好ましくは５５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である。好ましくは、マレイン化ポリオレフィン（ａ）の酸価は、９０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、より好ましくは８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、より好ましくは７０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。

水性媒体中に分散しているのは、１つ以上のアクリルポリマー（ｂ）を含む粒子（ｂ）である。好ましくは、粒子（ｂ）の塊のほとんどまたはすべては、アクリルポリマーである。すなわち、好ましくは、粒子（ｂ）中のアクリルポリマーの量は、粒子（ｂ）の重量に基づく重量で、５０％以上、より好ましくは７５％以上、より好ましくは８５％以上、より好ましくは９５％以上である。

アクリルポリマー（ｂ）は、ヒドロキシル官能性アクリルモノマーの重合単位を含む。好ましいヒドロキシル官能性アクリルモノマーは、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、カプロラクトン修飾（メタ）アクリレート、およびそれらの混合物である。カプロラクトン修飾（メタ）アクリレートは、構造（Ｉ）を有する：

式中、Ｒは水素またはメチルであり、ｎは１～１０の整数である。ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートの中で、好ましいアルキル基は、エチルおよびプロピルである。好ましいヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートは、ヒドロキシエチルアクリレートおよびヒドロキシエチルメタクリレートである。好ましいカプロラクトン修飾（メタ）アクリレートは、水素であるＲを有する。好ましいカプロラクトン修飾（メタ）アクリレートは、５以下、より好ましくは４以下、より好ましくは３以下のｎを有する。

好ましくは、アクリルポリマー（ｂ）中のヒドロキシル官能性アクリルモノマーの重合単位の量は、アクリルポリマー（ｂ）の重量に基づく重量で、０．１％以上、より好ましくは０．２％以上、より好ましくは０．５％以上、より好ましくは０．９％以上である。好ましくは、アクリルポリマー（ｂ）中のヒドロキシル官能性アクリルモノマーの重合単位の量は、アクリルポリマー（ｂ）の重量に基づく重量で、１０％以下、より好ましくは７％以下、より好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下である。

アクリルポリマー（ｂ）は、カルボキシル官能性モノマーの重合単位も含む。好ましいカルボキシル官能性モノマーは、アクリルモノマーであり、より好ましいのは、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、およびそれらの混合物である。アクリル酸とメタクリル酸との間では、アクリル酸が好ましい。

好ましくは、アクリルポリマー（ｂ）中のカルボキシル官能性モノマーの重合単位の量は、アクリルポリマー（ｂ）の重量に基づく重量で、１％以上、より好ましくは１．５％以上、より好ましくは２％以上である。好ましくは、アクリルポリマー（ｂ）中のカルボキシル官能性モノマーの重合単位の量は、アクリルポリマー（ｂ）の重量に基づく重量で、２０％以下、より好ましくは１５％以下、より好ましくは１０％以下、より好ましくは７％以下である。

アクリルポリマー（ｂ）はまた、ヒドロキシル官能性アクリルモノマーでもカルボキシル官能性モノマーでもない、本明細書でラベル付けされたモノマー（ｉｉｉ）である追加のモノマーの重合単位を含有する。追加のモノマー（ｉｉｉ）は、アクリルモノマー、スチレンモノマー、およびそれらの混合物から選択される。

好ましくは、モノマー（ｉｉｉ）は、２０℃以下、より好ましくは０℃以下、より好ましくは－２０℃以下、より好ましくは－４０℃以下のＴｇを有する１つ以上のアクリルモノマーを含有する。好ましくは、モノマー（ｉｉｉ）は、－１００℃以上、より好ましくは－８０℃以上のＴｇを有する１つ以上のアクリルモノマーを含有する。好ましくは、モノマー（ｉｉｉ）は、（メタ）アクリル酸の１つ以上の非置換アルキルエステル、より好ましくは、アクリル酸の１つ以上の非置換アルキルエステルを含有する。（メタ）アクリル酸の非置換アルキルエステルの中で、好ましいのは、アルキル基が２つ以上の炭素原子を有するものであり、より好ましくは３つ以上の炭素原子を有するものである。（メタ）アクリル酸の非置換アルキルエステルの中で、好ましいのは、アルキル基が１２個以下の炭素原子を有するものであり、より好ましくは８つ以下の炭素原子を有するものである。

モノマー（ｉｉｉ）の重合単位内で、好ましくは、アクリルモノマーの重合単位の量は、ポリマー（ｂ）の重量に基づく重量で、５０％以上、より好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上である。モノマー（ｉｉｉ）の重合単位内で、好ましくは、アクリルモノマーの重合単位の量は、ポリマー（ｂ）の重量に基づく重量で、９５％以下、より好ましくは９０％以下である。

好ましくは、モノマー（ｉｉｉ）は、１つ以上のスチレンモノマーも含有する。好ましいスチレンモノマーは、スチレン、アルファ－アルキルスチレン、他の置換スチレン、およびそれらの混合物であり、より好ましいのはスチレンである。モノマー（ｉｉｉ）の重合単位内で、好ましくはスチレンモノマーの重合単位の量は、２％以上、より好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上である。モノマー（ｉｉｉ）の重合単位内で、好ましくはスチレンモノマーの重合単位の量は、５０％以下、より好ましくは４０％以下、より好ましくは２５％以下、より好ましくは１５％以下である。

好ましくは、ポリマー（ｂ）中のヒドロキシアルキル（メタ）アクリルアミドモノマーの重合単位の量は、ほとんどまたは全くない。すなわち、好ましくは、ポリマー（ｂ）中のヒドロキシアルキル（メタ）アクリルアミドモノマーの重合単位の量は、アクリルポリマー（ｂ）の重量に基づく重量パーセントで、０～０．２％、より好ましくは０～０．１％、より好ましくは０～０．０５％、より好ましくはゼロである。

好ましくは、アクリルポリマー（ｂ）は、１５０℃以下、より好ましくは１００℃以下、より好ましくは５０℃以下、より好ましくは２５℃以下、より好ましくは０℃以下のＴｇを有する。好ましくは、アクリルポリマー（ｂ）は、－１００℃以上、より好ましくは－５０℃以上のＴｇを有する。

ポリマー（ｂ）は、水性媒体中に分散した粒子の形態である。ポリマー（ｂ）は、任意の方法で作製および分散形態にされ得る。ポリマー（ｂ）を作製して、それを分散形態にする好ましい方法は、水性乳化重合であり、これは以下に記載されている。水性乳化重合では、１つ以上のモノマーエマルジョンは、水性媒体中に分散された１つ以上のモノマーの液滴から作製される。これらの１つ以上のエマルジョンは、重合開始剤に曝露され、これは、反応して、モノマーのフリーラジカル重合を開始することができる１つ以上のフリーラジカル部分を形成することができる化合物である。モノマーエマルジョンは、例えば、バッチ重合法および連続添加重合法を含む任意の方法によって開始剤に曝露され得る。好ましくは、開始剤は、水溶性である（つまり、２グラム以上が２５℃で水に溶解され得る）。ポリマー（ｂ）がフリーラジカル重合によって成長する新しい粒子が形成される。プロセスが完了すると、粒子は、ラテックス粒子として知られ、水性媒体中に分散したポリマー（ｂ）粒子の組成物は、ラテックスとして知られている。

水性乳化重合は、単段階プロセスまたは多段階プロセスとして実施され得る。単段階プロセスでは、１つ以上のモノマーエマルジョンが上記のように重合され、得られたラテックスが使用される。二段階プロセスでは、単一のモノマーエマルジョン（またはモノマーエマルジョンの単一混合物）が重合プロセスの完了に達すると（つまり、第１の段階の終わりに）、新しいモノマーエマルジョン（またはモノマーエマルジョンの混合物）は、第１の段階で形成されたポリマーの存在下で開始剤に曝露され、得られた重合の完了は、第２の段階の終わりである。同様に、追加の段階が実行され得る。多段階ポリマーは、２つ以上の段階を有するプロセスによって形成される。

マレイン化ポリオレフィン（ａ）およびアクリルポリマー（ｂ）は、任意の方法によって接合され得る。好ましい方法では、マレイン化ポリオレフィン（ａ）の粒子の水性分散液が提供され、ポリマー（ｂ）のラテックスは、水性乳化重合によって個別に作製され、２つの分散液が混合される。

好ましくは、組成物中のすべての固体ポリマーの総重量は、組成物の総重量のパーセンテージとして、１０％以上、より好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上である。好ましくは、組成物中のすべての固体ポリマーの総重量は、組成物の総重量のパーセンテージとして、５０％以下である。

マレイン化ポリオレフィン（ａ）およびアクリルポリマー（ｂ）の相対量は、マレイン化ポリオレフィン（ａ）およびアクリルポリマー（ｂ）の総固体重量のパーセンテージとしてのマレイン化ポリオレフィン（ａ）の固体重量として定義される量「ＰＣＴａ」によって特徴付けられ得る。好ましくはＰＣＴａは、１％以上、より好ましくは２％以上、より好ましくは５％以上、より好ましくは７％以上である。好ましくはＰＣＴａは、１９％以下、より好ましくは１６％以下、より好ましくは１３％以下、より好ましくは１０％以下である。

本発明の組成物は、任意の目的のために使用され得る。好ましい用途は、不織布のバインダーとしてである。例えば、個々の繊維の集合（つまり、糸に紡がれていない繊維）は、例えば、浸漬、計量、噴霧、または他の方法によって、本発明の組成物と接触させ得、本発明の組成物中の水を蒸発させるか、または蒸発を可能にし、不織布マットを作り出す。得られた不織布マットは、水の蒸発前または蒸発中のいずれかに、加熱される場合とされない場合がある（つまり、４０℃を超える温度に曝露される）。連続体積のポリマーが複数の繊維に接着し、したがってポリマーが繊維を一緒に結合するように作用すると企図される。

ポリマーバインダーの有効性の１つの尺度は、特にマットが水または有機溶媒に曝露されたときの不織布マットの引張強度である。より高い引張強度が望ましい。

本発明の組成物によって一緒に結合される繊維は、任意の材料で作製され得る。繊維は、鉱物繊維または有機繊維であり得る。有機繊維は、天然または人工のものであり得る。いくつかの好適な天然有機繊維は、例えば、セルロース、セルロース誘導体、綿、麻、および羊毛で作製される。いくつかの好適な人工有機繊維は、例えば、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、アクリルポリマー、およびポリオレフィンで作製される。本発明の実施において、繊維は、好適な繊維の混合物であり得る。

以下は、本発明の実施例である。特に記載のない限り、室温（約２３℃）で操作を実行した。

本明細書で使用される略語は、以下のとおりである：
ＤＩ＝脱イオン化
ＳＢＳ＝亜硫酸水素ナトリウム
ＡＰＳ＝過硫酸アンモニウム
ｔ－ＢＨＰ＝ｔ－ブチルヒドロペルオキシド
ＦＦ６＝ＢｒｕｇｇｅｍａｎｎＣｈｅｍｉｃａｌからのＢＲＵＧＧＥＬＩＴＥ（商標）還元剤
ＤＳ－４＝Ｓｏｌｖａｙからのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
ＢＡ＝ｎ－ブチルアクリレート
Ｓｔｙ＝スチレン
ＩＡ＝イタコン酸
ＡＡ＝アクリル酸
ＨＥＭＡ＝ヒドロキシエチルメタクリレート
ＨＥＡ＝ヒドロキシエチルアクリレート
ＦＡ２Ｄ＝カプロラクトン修飾アクリルモノマー（上記の構造（Ｉ）、式中、Ｒは水素であり、ｎは２である。
ＡＣ－５９７Ｐ＝無水マレイン酸修飾ポリプロピレン分散液（３９重量％の固体ポリマー、酸価６３ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌから供給。
ＴＲＩＴＯＮ（商標）Ｘ－１００＝ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙからの界面活性剤
ＩＰＡ＝イソプロパノール
紙＝ＷｈａｔｍａｎＬｔｄ．からのＷＨＡＴＭＡＮ（商標）＃４紙

実施例１：アクリルポリマーラテックスの合成
コポリマーの乾燥重量に基づいて、８１重量％のＢＡ、１３重量％のＳｔｙ、２．５重量％のＡＡ、２．５重量％のＩＡ、１重量％のＨＥＭＡを含む一段階アクリルラテックス（ラテックスＢ－１と表記）を以下のプロセスに従って調製した。

モノマーエマルジョンＢ－１の調製：５．７７ｇのＤＳ－４を４７５ｇの脱イオン水（ＤＩ水）に溶解した。乳化されたモノマー混合物は、以下の化学物質を撹拌された溶液にゆっくりと添加することによって調製した：６．８４ｇのＩＡ、１３．７ｇのＨＥＭＡ、３４．２ｇのＡＡ、１１０７．４ｇのＢＡ、１７７．７ｇのＳｔｙ。

５０．４２ｇのＤＳ４および３７０ｇのＤＩ水を含有する溶液を、熱電対、冷却コンデンサー、および撹拌機を備えた５つ口の５リットル丸底フラスコに入れ、窒素下で７０℃まで加熱した。２５５ｇの６０℃のＤＩ水中の２７．４ｇのイタコン酸（ＩＡ）をケトルに充填した。次いで、８２．８ｇのモノマーエマルジョンをケトルに充填した。次いで、２５ｇのＤＩ水中で３．７２ｇのＡＰＳを、２０ｇのＤＩ水中で１．８６ｇの亜硫酸水素ナトリウム（ＳＢＳ）をケトルに充填した。発熱ピークが発生し、温度が７０℃になったら、残りのモノマーエマルジョン、ＡＰＳの溶液（５０ｇのＤＩ水中の２．４８ｇ）およびＳＢＳの溶液（５０ｇのＤＩ水中の１．２４ｇ）を１２０分で供給した。重合反応温度は、６９～７１℃に維持した。添加が完了した後、モノマーエマルジョンを含有していた容器およびフラスコに通じる供給パイプを９０ｇのＤＩ水ですすぎ、すすぎ液をフラスコに戻した。次いで、７０℃で１５分間保持した。保持後、ｔ－ＢＨＰ（７０％、５ｇのＤＩ水中の１．０５ｇ）および５ｇのＤＩ水中のＦＦ６（０．９ｇ）の溶液を充填した。１５分間保持し、次いで、ｔ－ＢＨＰ（７０％、３８ｇＤＩ水中の３．９８ｇ）およびＦＦ６（４２ｇのＤＩ水中の３．３８ｇ）の溶液を６０分かけて徐々に添加する。反応物を室温（約２３℃）まで冷却した。ｐＨ値を６．５～７．５に調整するために１５ｇのアンモニア溶液を添加した。固形分は、４５％であった。

ラテックスＢ－２は、５．７７ｇのＤＳ－４を４７５ｇの脱イオン水（ＤＩ水）に溶解したモノマーエマルジョンのレシピを除いて、Ｂ－１と同じプロセスに従って調製した。乳化されたモノマー混合物は、以下の化学物質を撹拌された溶液にゆっくりと添加することによって調製した：６．８４ｇのＩＡ、１３．７ｇのＦＡ２Ｄ、３４．２ｇの氷酸アクリル酸、１０９３．８ｇのアクリル酸ブチル、１７７．７ｇのスチレン。

ラテックスＢ－３は、５．７７ｇのＤＳ－４を４７５ｇの脱イオン水（ＤＩ水）に溶解したモノマーエマルジョンのレシピを除いて、ＳＷＸ１３０７と同じプロセスに従って調製した。乳化されたモノマー混合物は、以下の化学物質を撹拌された溶液にゆっくりと添加することによって調製した：６．８４ｇのＩＡ、３４．２ｇのＨＥＡ、１１０７．４ｇのアクリル酸ブチル、１９１．４ｇのスチレン。

ラテックスＢ－４は、５．７７ｇのＤＳ－４を４７５ｇの脱イオン水（ＤＩ水）に溶解したモノマーエマルジョンのレシピを除いて、ＳＷＸ１３０７と同じプロセスに従って調製した。乳化されたモノマー混合物は、以下の化学物質を撹拌された溶液にゆっくりと添加することによって調製した：６．８４ｇのＩＡ、３４．２ｇのＦＡ２Ｄ、１１０７．４ｇのアクリル酸ブチル、１９１．４ｇのスチレン。

比較ラテックスＣ－１は、５．７７ｇのＤＳ－４を４７５ｇの脱イオン水（ＤＩ水）に溶解したモノマーエマルジョンのレシピを除いて、Ｂ－１と同じプロセスに従って調製した。乳化されたモノマー混合物は、以下の化学物質を撹拌された溶液にゆっくりと添加することによって調製した：６．８４ｇのＩＡ、３４．２ｇの氷酸アクリル酸、１０９３．８ｇのアクリル酸ブチル、１９１．４ｇのスチレン。

ラテックスＢ－５：９０％のＢＡ、５．５５％のＳｔｙ、１．６７％のＡＡ、２．７８％のＩＡを有する第１の段階における総モノマーに基づく９０％のモノマー、および８８％のＳｔｙ、１０％のＨＥＭＡ、２％のＡＡを有する第２の段階における総モノマーに基づく１０％のモノマーを含む二段階アクリルラテックス（ラテックスＢ－５と表記）を以下のプロセスに従って調製した。

モノマーエマルジョンの調製－段階Ｉ（Ｂ－５）－５．７７ｇのＤＳ－４を４７５ｇの脱イオン水（ＤＩ水）に溶解した。乳化されたモノマー混合物は、以下の化学物質を撹拌された溶液にゆっくりと添加することによって調製した：６．８４ｇのＩＡ、２０．４ｇのＡＡ、１１０７．４ｇのＢＡ、６８．４ｇのＳｔｙ。

モノマーミックスの調製－段階ＩＩ（Ｂ－５）－１２０．３ｇのＳｔｙ、１３．７ｇのＨＥＭＡ、および２．７ｇのＡＡを一緒に混合した。

５０．４２ｇのＤＳ４および３７０ｇの脱イオン水（本明細書では「ＤＩ水」）を含有する溶液を、熱電対、冷却コンデンサー、および撹拌機を備えた５つ口の５リットル丸底フラスコに入れ、窒素下で７０℃まで加熱した。２５５ｇの６０℃のＤＩ水中の２７．４ｇのイタコン酸（ＩＡ）をケトルに充填した。次いで、８２．８ｇのモノマーエマルジョン－段階Ｉをケトルに充填した。次いで、２５ｇのＤＩ水中の３．７２ｇの過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）および２０ｇのＤＩ水中の１．８６ｇの亜硫酸水素ナトリウム（ＳＢＳ）をケトルに充填した。発熱ピークが発生し、温度が７０℃になったら、残りのモノマーエマルジョン－段階Ｉ、ＡＰＳの溶液（５０ｇのＤＩ水中の２．４８ｇ）、およびＳＢＳの溶液（５０ｇのＤＩ水中の１．２４ｇ）を１２０分で供給した。重合反応温度は、６９～７１℃に維持した。添加が完了した後、モノマーエマルジョンを含有していた容器およびフラスコに通じる供給パイプを９０ｇのＤＩ水ですすぎ、すすぎ液をフラスコに戻した。次いで、７０℃で１５分間保持した。

保持後、モノマーミックス－段階ＩＩを充填し、次いで、ｔ－ＢＨＰ（７０％、５ｇのＤＩ水中の１．０５ｇ）および５ｇのＤＩ水中のＦＦ６（０．９ｇ）の溶液を充填した。１５分間保持した後、次いで、ｔ－ＢＨＰ（７０％、３８ｇＤＩ水中の３．９８ｇ）およびＦＦ６（４２ｇのＤＩ水中の３．３８ｇ）の溶液を６０分かけて徐々に添加する。反応物を室温（約２３℃）まで冷却した。ｐＨ値を６．５～７．５に調整するために１５ｇのアンモニア溶液を添加した。固形分は、４５％であった。

比較ラテックスＣ－２は、１２３ｇのＳｔｙ、１３．７ｇのＡＡを一緒に混合したモノマーミックス－段階ＩＩのレシピを除いて、Ｂ－１と同じプロセスに従って調製した。

上記のラテックスの組成は、以下の表に要約する。記号「／／」は、二段階プロセスでの２つの段階を分離する。示されている量は、重量によるものである。

実施例２：バインダー組成の試験
ブレンドされたバインダーは、以下のように作製した：１１．５重量部の水性分散液ＡＣ－５７９Ｐを、１００重量部の上記の水性ラテックスのうちの１つと１５分間撹拌しながら混合した。得られた各混合物において、マレイン化ポリオレフィンおよびアクリルポリマーの固体重量の合計に基づく固体マレイン化ポリオレフィンの重量パーセントは、９．１％であった。

ニートアクリルバインダーは、上記のラテックスの各自であり、作製されたまま使用した。

バインダーの有効性は、以下のように試験した。ＷＨＡＴＭＡＮ（商標）紙の片２８ｃｍ×４６ｃｍを３００ｍＬの配合したエマルジョンに浸漬した。処理された基材は、マチスパダーでパディングし、次いで乾燥させ、１５０℃で３分間硬化した。紙上のポリマーのアドオンは、１４～１６％（紙の重量に対するポリマーの重量）に制御した。硬化した基材を２．５４ｃｍ（１インチ）×１０．１６ｃｍ（４インチ）の片に切断し、長さ方向は、紙の幅（ＣＤ）方向である。試験片の引張強度は、以下の処理の各々で試験した：Ｉｎｓｔｒｏｎ（商標）引張試験機での乾燥（未処理）、湿潤（０．１重量％のＴｒｉｔｏｎＸ－１００／水溶液に３０分間浸漬した後）、およびＩＰＡ（ＩｓｏＰｒｏｐａｎｏｌ中に３０分間浸漬した後）。湿潤強度は、バインダーの水に対する耐性を反映し、ＩＰＡ強度は、バインダーの溶媒に対する耐性を反映する。この紙に強度を加えるためのバインダーの有効性は、例えば不織布を含む種々の状況で繊維を一緒に結合するためのバインダーの有効性を示していると考えられる。

引張試験結果を以下に報告する。示されている単位は、キログラムの力（ｋｇｆ）であり、サンプルの幅２．５４ｃｍ当たりのｋｇｆとして解釈され得る。見出し「ＩＤ」は、各バインダーの識別ラベルを指し、「Ｃ」で終わるＩＤラベルは、比較サンプルである。ポリマーの量は、固体重量のパーセント（重量％）で表される。

すべてのサンプルは、ホルムアルデヒドを含まない。

有用な一連の比較の１つは、各々の本発明のブレンドを対応するニートバインダーと比較することである（例えば、ブレンド－１を比較ニート－１Ｃと比較すること）。ブレンド－１は、許容できるほど高い乾燥引張強度を有するので、ブレンド－１がニート－１Ｃよりも低い乾燥引張を有するという事実は、重要ではないと考えられる。さらに重要なのは、ブレンド－１が大幅に高い湿潤引張強度（ニート－１Ｃよりも３２％増加）およびＩＰＡ引張強度（ニート－１Ｃよりも３７％増加）を有するという事実である。

ブレンド－２、ブレンド－３、ブレンド－４、およびブレンド－５の各々を、ニート－２Ｃ、ニート－３Ｃ、ニート－４Ｃ、およびニート－５Ｃとそれぞれ比較すると、乾式引張、湿潤引張、およびＩＰＡ引張がすべて、対応する比較のニートサンプルよりもブレンドサンプルの方が高く、ニートサンプルよりも引張強度が２５％～５０％増加する。

ブレンド例と比較ニート例とのこれらの比較は、マレイン化ポリオレフィンおよびアクリルポリマーの両方を含む本発明のブレンドバインダーが、アクリルポリマーバインダー単独よりも優れた性能を有することを示している。

別の有用な比較は、ブレンド－６Ｃとニート－６Ｃとを比較することである。これらの比較サンプルは両方とも、ヒドロキシル官能性モノマーを欠いている。ブレンドサンプルは、ニートサンプルよりもいくらか改善された湿潤引張を有する。しかしながら、この湿潤引張の改善は、ニートサンプルよりもわずか７％であり、これはヒドロキシル官能性モノマーを有するサンプル間のニート対ブレンドの比較で見られるよりもはるかに小さい改善である。これは、ヒドロキシル官能性モノマーとマレイン化ポリオレフィンとのブレンドの両方が、優れた性能には必要であることを実証している。ブレンド－７Ｃとニート－７Ｃとの比較は、同じ傾向を示し、同じ結論を導く。

ニート－６Ｃとニート－１Ｃとを比較することも有用である。この比較は、ヒドロキシル官能性モノマーの存在（ニート－１Ｃ）または不在（ニート－６Ｃ）の影響を示している。これらのサンプルは両方とも、許容できる乾燥引張強度を有する。また、これら２つのサンプルの湿潤引張強度とＩＰＡ引張強度とは、ほぼ同一である。したがって、マレイン化ポリオレフィンが存在しない場合、アクリルポリマーにヒドロキシル官能性モノマーを単に含めるだけでは、性能は改善しない。これは、ヒドロキシル官能性モノマーとマレイン化ポリオレフィンの存在との両方が、優れた性能を実現するためには必要であることを再度実証している。

ニート－５Ｃ、ブレンド－５、ニート－７Ｃ、およびブレンド－７Ｃについての結果を調べることも有用である。ニート－７Ｃおよびブレンド－７のサンプルは両方とも、ヒドロキシル官能性アクリルモノマーの重合単位を含まないアクリルポリマーを使用した。ブレンド－７Ｃは、ニート－７Ｃよりも高い湿潤引張強度を有するが、湿潤引張強度の改善はわずか１４％である。すなわち、アクリルとマレイン化ポリオレフィンとのブレンドは、アクリル単独よりも高い強度を与えるが、ヒドロキシル官能性アクリルモノマーの重合単位がない場合、マレイン化ポリオレフィンの使用による改善はわずかである。対照的に、ニート－５Ｃおよびブレンド－５のサンプルは、アクリルポリマーにヒドロキシル官能性アクリルモノマーの重合単位を有し、この場合、ブレンド－５は、ニート－５Ｃよりも湿潤引張強度におけるより大きな改善を示した（４４％の増加）。すなわち、ヒドロキシル官能性アクリルモノマーの重合単位の存在は、マレイン化ポリオレフィンの存在の効果を強力に増強する。

Claims

組成物であって、水性媒体を含み、かつ前記水性媒体中に分散された、
（ａ）マレイン化ポリオレフィン（ａ）を含む粒子（ａ）と、
（ｂ）アクリルポリマー（ｂ）を含む粒子（ｂ）と、をさらに含み、前記アクリルポリマー（ｂ）が、前記アクリルポリマー（ｂ）の固体重量に基づく重量で、
（ｉ）ヒドロキシル官能性アクリルモノマーの０．１％～１０％の重合単位、
（ｉｉ）カルボキシル官能性モノマーの１％～２０％の重合単位、および
（ｉｉｉ）アクリルモノマー、スチレンモノマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の追加のモノマー（ｉｉｉ）の７０％～９８．９％の重合単位、を含み、
前記マレイン化ポリオレフィン（ａ）が、マレイン化ポリオレフィン（ａ）およびアクリルポリマー（ｂ）の固体重量の合計に基づいて、１重量％～１９重量％の量で存在する、組成物。
前記マレイン化ポリオレフィン（ａ）が、マレイン化ポリプロピレンである、請求項１に記載の組成物。
前記追加のモノマー（ｉｉｉ）が、０℃以下のＴｇを有する１つ以上のアクリルモノマーを含む、請求項１に記載の組成物。
前記追加のモノマー（ｉｉｉ）が、１つ以上のスチレンモノマーを含む、請求項１に記載の組成物。
繊維を結合する方法であって、水性バインダー組成物を前記繊維と接触させ、次いで、前記水性バインダー組成物から水を蒸発させる、または水の蒸発を可能にすることを含み、前記水性バインダー組成物が、請求項１に記載の組成物である、方法。