JP2756847B2 - 繊維状基材の変性方法 - Google Patents

繊維状基材の変性方法

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JP2756847B2 JP1502507A JP50250789A JP2756847B2 JP 2756847 B2 JP2756847 B2 JP 2756847B2 JP 1502507 A JP1502507 A JP 1502507A JP 50250789 A JP50250789 A JP 50250789A JP 2756847 B2 JP2756847 B2 JP 2756847B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は天然繊維及び合成繊維両繊維の性質の変性法
に関する。特に綿及びそれからつくられた製品の摩耗抵
抗性を主鎖にぶらさがったカルボキシレート塩基即ち懸
垂カルボキシレート塩基を含有するポリマーで特別に処
理して改良するものである。
長い間綿製品を人工有機繊維のより望ましい属性に近
い属性をもつよう綿を変性することが行なわれている。
Kirt Othmer Vol.7,187〜188頁によれば、綿セルロース
の最も重要な変性の一つにアミドメチルエーテル結合を
介して隣隣セルロース鎖を架橋するパツド−バツク法が
ある。このパツド−バツク法は「アイロン耐性」、「易
乾燥性」、及び「防しわ性」を与えるが、強度、摩耗抵
抗性、伸展性及び吸湿性が大巾に犠牲になることを防ぎ
得なかつた。綿布帛を液体アンモニア処理して架橋する
方法は強度の低下と摩耗の低下を少なくする。
エチレン/アクリル酸及びエチレン/メタクリル酸そ
の他及びそれらの塩の水性分散体を用いて、木、セルロ
ース又は綿繊維等の繊維及び紙及び布帛(fabrics)を
処理することが開示されている。これらの処理は上記の
酸コポリマー又はこれらのコポリマーのイオノマーを、
繊維を紙又は布帛にする前又は後に、付与するものであ
る。しかし、これらのポリマーがいづれかの試薬と反応
してその場で固定するような従来例は全く存在しなかつ
た。しばしば従来例では約「50重量%のサイズ」の使用
(製紙フエルトに関する米国特許第4,520,059における
ような)及び/又は「仕上加工した製品の使用前の一時
的サイズの除去」(ウオータージエツトルーム上で使用
するテキスタイル繊維のサイジングに関する米国特許第
4,015,317におけるような)が開示されている。
エチレン又はC3-C12の(1−アルケン)としても知ら
れるα−オレフインとα,β−エチレン性不飽和カルボ
ン酸のコポリマーが多年の特許及び/又は文献に開示さ
れている。これらオレフインとカルボン酸モノマーのコ
ポリマーも開示されている。これらのコポリマーを製造
する方法として多くの方法が開示されており、たとえば
1以上の他の共重合性モノマーとの共重合によりターポ
リマー,テトラポリマー等と呼ばれるコポリマーをつく
ることも含まれる。これらの方法の大部分は少なくとも
次の1つを含んでいる。
(1)予め組合されたモノマーのバツチ反応の使用、こ
れは通常、モノマーのコポリマーの転換率を非常に低い
パーセントに抑えない場合はモノマーの反応速度が遅く
なるため不均一,不均質の生成物を生ずる。
(2)第1のモノマーの他のモノマーを反応器に交互に
供給してブロツクコポリマーをつくる、各々のモノマー
の供給を次のモノマーの供給前に全体のかなりのパーセ
ントを行なうことができ、それにより、別のモノマーの
「ブロツク」の間にある与えられたモノマーの「ブロツ
ク」からなる高度に規則正しい、本質的に非ランダムな
鎖を生ずる、この場合各ブロツクは通常多数の与えられ
たモノマー群をもつ。
(3)チユーブラー反応器等の非攪拌(又はわずかに攪
拌した)反応器の一部に供給した予め組合せたモノマー
を反応器中の供給点から離れた点で生成ポリマーを除き
ながら共重合する、それにより、モノマーの反応性が異
なり反応器全体の反応混合物が不均一であることから、
均質且つ均一なコポリマーを与えずまたコポリマー分子
中にホモポリマー分子さえ生ずる(特にモノマーの一方
が他のモノマーがポリマーに転換する前に完全に転換す
る場合)ようなポリマーを連続的に生ずる。
(4)オレフインポリマー又はコポリマー(特にポリエ
チレン)等の有機ポリマー上に不飽和カルボン酸(たと
えばアクリル酸,メタクリル酸,クロトン酸等)又はジ
カルボン酸(たとえばマレイン酸,無水マレイン酸,フ
マル酸,イタコン酸等)をグラフトする。
(5)予め組合せたモノマーを十分な攪拌状態の連続操
作オートクレーブに、温度,圧力,反応剤の比及び流速
を実質上一定にして供給して、実質上均一かつ均質でポ
リマー鎖に沿つた酸基の分布がランダムなコポリマーを
連続的に生成する。
モノマーの混合物を共重合して得られるコポリマーは
モノマーが互い同時に重合するところからしばしば「イ
ンターポリマー」と称され、モノマーを予めつくつたポ
リマー鎖と反応させることによつてつくられる。ブロツ
ク又はグラフトポリマー等のコポリマーと区別される。
以下に述べる本発明の好ましい態様にとつては、均
一,均質,ランダム共重合体が通常好ましい。これは特
にバツチ対バツチ均一性が本発明においてより容易に制
御できること及び懸垂酸基のランダムな分布によりその
主要部がポリマー鎖に沿つた隣接炭素原子上にあるのを
防ぐため懸垂酸基を含む反応がより容易に最適化できる
ことを本発明者等が見出したことによる。かかるコポリ
マーの製造は米国特許第3,520,861号,同4,351,931号及
び同4,599,392号に開示されている。米国特許第4,248,9
90号に従つてつくられたいわゆる「非ランダム」コポリ
マーでさえ懸垂カルボキシル基は十分なランダム性をも
つており、本発明に有用である。懸垂カルボキシル基と
苛性アルカリ又はアミン等のアルカリ性化合物との反応
のためのエチレン/不飽和酸コポリマーの特に有用な製
造法は米国特許第4,661,634号に開示されている。
懸垂カルボン酸基をもつエチレンコポリマー、特にエ
チレン/アクリル酸(又はメタクリル酸)コポリマー、
がNaOH又はKOHと反応してコポリマー鎖に沿つて懸垂す
る−COOH基が−COONa又は−COOK金属塩基に変換されう
ることは公知である。上の懸垂−COOH基がNH4OHと反応
して-COONH4基を形成しうることも公知である。このH+
基はまた他のカチオンとも置換しうる。またエチレン/
アクリルエステルコポリマーを加水分解するとエステル
基が−COOH基に変換すること又はケン化するとエステル
基が−COONa基等に変換することも公知である。エチレ
ン/アクリル酸(又はメタクリル酸)はイオノマーとし
て知られている。懸垂酸基の一価金属塩形又はアンモニ
ウム塩形はそのポリマーを水により容易に分散して安定
な分散体を形成することも公知である。
アミン基又はアンモニウム基又は与えられた一価の金
属カチオン、たとえばアルカリ金属、特にNa+基又はK+
をCo+2,Cu+2,Zn+2,Mg+2等の多価金属カチオンで置き
換える対イオン又は試薬の使用も公知である。Li+,Rb+
及びCs+カチオンは一価のカチオンとして用いうるがNa+
及びK+よりは好ましくなくまた高価である。
懸垂酸基をもつ分散性ポリマーの酸基上のカチオン
を、該分散性ポリマーを非分散形に変換しうる(即ち予
め分散していた液体中にて非分散性にする)カチオンで
置き換える試薬と反応しうる懸垂酸基をもつ長鎖分散性
ポリマーの微粒子分散体の使用は本発明に含まれる。
本発明は好ましい態様であるカルボキシル−含有エチ
レンコポリマーを例に主に説明するが、懸垂酸基をもつ
分散性ポリマーを該酸基上のカチオンを置換する試薬を
用いて非分散形に変換するという本質は他のポリマーに
も適用でき、繊維,布帛,ウエブ,紙等の有用な変性を
もたらす。
従来例と対照的に、本発明者等は上記したポリマーを
分散体として、紙,不織布,糸(yarns)又は布帛(又
は紙,不織布,糸又は布帛(fabrics)にする前の繊
維)等にポリマーが分散形、たとえばイオノマー形(一
価の金属カチオン,アンモニウム又はアミン形を用い
て)にある間に付与し、次いでポリマーを非分散形に変
換してポリマーをその場で「固定」又は「錯体化」する
ことにより極めて有効にして予期せざる効果が得られる
ことを見出した。またこのポリマーを非分散形に変換す
る試薬はポリマー分散体を加える前の紙,不織布,糸又
は布帛(又はそれらの前駆体繊維)に付与しうる。
本発明の第1の広い態様は、 (i)(A)繊維状物質、又は該繊維状物質からつくら
れた紙、ウエブ又は布帛からなる基材と、(B)カルボ
ン酸基をもつ熱可塑性ビニルポリマーの液体キャリヤー
に分散させた分散状物、及び(C)該基材上でその場で
該分散ポリマーのカルボン酸基と反応して該ポリマーを
非分散性にする試薬の液体キャリヤーに分散させた分散
物とを用意し、 (ii)一方の分散物を該基材に付与し他方の分散物を付
与する前に過剰の液体キャリヤーを除去し、次いで他方
の分散物を該基材に付与し、次いで (iii)該基材を乾燥して液体キャリヤーを除去するこ
とを特徴とする繊維状物質、又は該繊維状物質からつく
られた紙、ウエブ又は布帛からなる基材の変性方法であ
る。
本発明においてカルボン酸基とはカルボキシル基と同
義であり、その分散性誘導体、たとえばアルカリ塩等の
水溶性塩も包含する。これらカルボン酸基はビニルポリ
マーの主鎖に直接又は間接的に結合しており、側鎖カル
ボン酸基又は懸垂カルボン酸基と称する。
本発明の第2の広い態様は、(a)少なくとも2価の
金属カチオンを与える化合物、(b)第3級アミン又は
その塩、(c)第4級アンモニウム塩、(d)第1級ア
ミン又はその塩、(e)第2級アミン又はその塩、及び
(f)ポリアミン又はその塩からなる群から選ばれた少
なくとも1の試薬と錯体を形成している懸垂カルボン酸
基をもつオレフインポリマーを塗布又は含浸した天然又
は合成繊維,又は該繊維からつくられた布帛,紙,ニツ
ト又はウエブからなる基材からなることを特徴とする物
品である。
本発明によれば、懸垂酸基をもつ有機ポリマー、特に
懸垂カルボキシル基をその一価カチオン塩を形成する化
合物、たとえば一価カチオン性金属塩,アミン塩又はエ
ステル形の形のものを包含するオレフイン/不飽和カル
ボン酸(ECA)コポリマー、の分散形の分散体で繊維又
は糸を処理する。エチレン/酸コポリマーの一価カチオ
ン塩形を形成する目的はコポリマーをより容易に分散形
にすることにある。このコポリマーの分散体の製造法は
懸垂カルボキシル基が、分散体を所望の基材に付与した
後、基材繊維上でその場で(in situ)所望の非分散性
塩を形成するような反応性をもつかぎりどのような方法
でも用いうる。「分散(性)形」とはポリマーが適宜の
液体、特に水又は水と有機物質との混合物中に微粒子と
して分散しうることをいう。この液体はコポリマーを微
粒子として添加する化合物の作用によつてコポリマーを
非分散性にすることを意図した繊維状構造内の位置に運
ぶものが適当である。その場の反応で生ずる生成物の乾
燥重量は基材重量当り、0.1〜10,特に0.4〜5重量%の
範囲が好ましい。
このように処理した繊維が紙,不織布,糸又は布帛
(織物,編物,不織布のいづれか)その他に形成され、
コポリマーが酸基上の一価のカチオンを二価又は三価又
はそれ以上の価の金属カチオンで(カルボキシル基の酸
形が生じないような低いpHで行ないうる)、又は水分散
性コポリマー上のカチオン基よりも高い極性のカチオン
性アミンで置換する試薬と、反応する。二価又は三価の
カチオンはこれらの価をもついづれかの金属カチオンで
ありうるし、又は2又はそれ以上の元素(そのうちの少
なくとも1つは金属)をもつカチオン性基でありうる。
カチオン性アミン化合物は極性溶媒、特に水に溶解する
か又は非常に微細な粒子として分散する限り、第1級ア
ミン,第2級アミン,第3級アミン,第4級アミン,少
なくとも2個のアミン基をもつポリアミン,又は式R1R2
R3R4NX(但し各Rは独立に水素及び/又はアルキル基,
エーテル基,エステル基又は炭素数1〜20又はそれ以上
をもつアミノ基であり、R基の少なくとも1つは炭素数
が約5以下、好ましくは2以下であり、Xは無機アニオ
ン、たとえばハロゲン、又は陰性価の基である)のいづ
れでもよい。モルホリン又はピロリジン等の環状窒素化
合物,アミド,ヒンダードアミン等も用いうる。第4級
アミン塩は水溶性にすぐれ良好な親水性、カルボキシル
基との反応性をもたらし且つ本発明により水不溶性の非
分散繊維−被覆性化合物を形成しうるところから特に好
ましい。
また、分散性一価塩形又はエステル形のコポリマーで
処理する前に繊維を予め紙,糸又は布帛(織物,編物又
は不織布いづれか)又はそれらと類似する形にしておい
て、その後コポリマーを試薬と反応させ紙,糸又は布帛
中及び/又は上でその場で所望の錯体をつくることもで
きる。かくして処理した糸は次いで織成,編成又はホツ
トプレスとして布帛,布地,ウエブ又は不織布を含む他
の所望の製品にすることができる。
また、分散性ECAと引き続いての試薬による繊維の処
理は繊維を紙,糸,布帛,ウエブ又は他の製品に加工す
る前に行なうこともできる。また繊維をECA分散体を加
える前に試薬で処理してECAを被分散性形に変換するこ
ともできる。重要なことは試薬と酸基を基材上でその場
で反応させることにある。
上記方法でつくられた紙,糸,布帛又はウエブ製品は
新規でありすぐれた耐摩耗性をもちまた本発明方法を用
いる結果その他の高度にすぐれた特性ももつている。
この開示において用いる用語を説明するに、「天然又
は合成有機繊維」とは通常固体の高分子量分子からな
り、通常少なくとも炭素及び又は水素原子をもちまた多
くの場合酸素原子,窒素原子又は他の原子を分子中にも
つ繊維をいう。たとえば天然繊維の例には綿,フラツク
ス,木,麻,絹,グラフアイト,変性セルロース(マー
セル化綿など)等がある。合成有機繊維の例には通常固
体のポリオレフイン(たとえばポリエチレン,ポリプロ
ピレン,ポリブデン等),オレフインコポリマー,ポリ
アミド,ポリエステル,ポリカーボネート,ポリビニ
ル,ポリシラン,ポリシリコーン等がある。通常固体の
繊維形成性、高分子量炭化水素も、それらの繊維が布
帛,紙,ウエブ又は他の同様の製品に成形しうる限り包
含される。
単純表示の目的で「ECA」をポリマー鎖に沿つてカル
ボキシル基を有するエチレンポリマーを示すために用い
る。これには少量の1又は2以上の他の共重合性不飽和
モノマー等を含むポリマーも包含される。少量とは塩又
はエステル形のとき分散体を形成するポリマーの能力に
重大な悪影響を与えず且つポリマー鎖に沿う酸基上のカ
チオン又は陽性価の基の交換に重大な悪影響を与えない
量である。
ポリマー鎖に沿うカルボキシル基にはアクリル酸,メ
タクリル酸,クロトン酸又は炭素数約12以下のα,β−
不飽和カルボン酸のカルボキシル基が含まれる。好まし
い酸はアクリル酸及びメタクリル酸でなり、特にアクリ
ル酸が好ましい。このポリマーは実質上、均一で、ラン
ダムで、均質なインターポリマーを生ずる方法でつくら
れたものが好ましい。
最初の処理工程を行なう際のECAの水分散形を説明す
る際に用いる「塩形」なる語はカルボン酸のH+基の少な
くとも認めうる量が一価の金属カチオン,アンモニア基
又はアミノ基又はECAを水−分散性にし且つ少なくとも
実質上安定な分散体を形成しうるいづれかの基で置換さ
れていることをいう。これらの塩形は通常、酸がアクリ
ル酸又はメタクリル酸である場合にはアクリレート基又
はメタクエリレート基とも称される。酸基のエステル形
であることが好ましい。エステル形を用いる場合にはメ
チル、エチル、プロピル、ブチル又はイソブチルエステ
ル等の低級エステルが好ましい。−COOH基のH+イオンが
置換されていない未変性ECAは安定な水分散体を形成し
難いため本発明の第1処理工程用の出発物質としてのみ
用いうる。これは水中でECAの微粒子を形成しうるが、
水がアンモニア、苛性又は認めうる量の−COOH基を−CO
OH(ここでMはカチオン又は塩を含む陽性価の基であ
る)に変換しうる他の試薬を含まない場合には結果はよ
くなく不安定な分散体が得られる。
有機液体又は水性/有機液体中のポリマーの分散体
は、液体中の溶融ポリマーを液体ポリマーの融点以下に
冷却しながら強制的にせん断攪拌するか又はポリマー溶
液に攪拌下非溶媒を加えてポリマーを沈澱させることに
よりつくることができる。この分散体をつくる方法自体
は本発明の一部ではなく、酸−ポリマー(又はその塩
形)の微細分散体をもたらすいづれの方法も用いうる。
微細分散体を効果的にうることのできるコロイドミルを
含む強制ミキサー等を用いうる。
次の記載は本発明の好ましいECAポリマーの水性分散
体の製造と使用に関するものであるが本発明は以下に記
載の特定例に限定されない。
好ましいECAポリマー中の懸垂カルボキシル基の量は
全ポリマー重量の約4%以上であることが好ましい。こ
の量より少ないとECAが水分散性になり難く、分散体を
形成するために余分の処理が必要となりうる。本発明の
使用に適する懸垂カルボン酸基の量の上限は約45重量%
である。この量より多いと所望の分子量のポリマーをつ
くり難くまたECAが非分散性にならない濃度に近ずく。
約2%といつた低酸濃度でも許容しうる結果は得られる
が、4〜45%が好ましく、特に6〜25%が好ましい。EC
Aポリマーの分子量は外界温度及び処理した布帛が通常
の使用、取扱い及びクリーニングの際にさらされる温度
において固体であるに十分なものであるべきである。こ
の理由から分子量はECAポリマーが約70℃以上、好まし
くは約80℃以上の融点をもつに十分なものであるべきで
ある。ASTM D−1238で測定したメルトフローレート(MF
R)が3〜4000g/10分を与えるに十分な分子量が本発明
の使用に特に適している。
分散体の製造はECAポリマーを粒形(粉末又はペレツ
ト等)又は繊維形に開始して、水分散性ECA塩の製造で
一価カチオンとの反応用の表面積を十分にすることが好
ましい。
苛性、アンモニア又はアミン等との反応等によつてEC
Aの分散性塩形を形成するための一価カチオンとの反応
は、ECA中のカルボキシル基濃度が高い、即ち約30%以
上、の場合には室温で十分に行なえる。もちろん加熱に
より反応速度を高めることもできる。反応混合物を攪拌
して分散体の生成を助けることは好ましい。懸垂カルボ
ン酸の濃度が約15%重量%より低い場合には約70℃以下
又はそれ以上といつた比較的高い温度を用いるべきだ
が、キヤリヤー液体の沸点やポリマーの融点近くの温度
は粒子の凝集が起こり及び/又はポリマーの再分散に強
制攪拌が必要となることから避けるべきである。分散体
の製造にアンモニアその他の揮発性反応剤を用いる場合
には、更なる取扱い又はリサイクルのための蒸気をトラ
ツプするか凝集する必要がある。実質上安定な分散体を
つくるには凍結−融解安定性のテストをしなかつた場合
は凍結温度にまで冷却しないことが望ましい。凍結によ
つて悪影響が及ぼされうる態様も本発明の範囲に含まれ
うる。
最初のECA塩(又はエステル等)分散体の製造法は本
発明の主題ではなく、ECA塩分散体製造に用いうるいづ
れの方法も用いうる。勿論、本発明での使用に他の方法
より適した方法はある。分散体の製法は微細な粒子サイ
ズのポリマーを生ずる。ここでおそらく苛性又はアンモ
ニア等との反応でイオノマーが生成するため、ポリマー
分子の凝集物がより小さい凝集物に実質上分けられる。
この製法は最初の粒子が膨潤し、より小さい粒子に分割
する傾向がある。コポリマーに対する苛性の「ダイジエ
スチヨン」作用は前記した公知特許に記載されている。
また苛性、アンモニア等は水の表面張力を下げ最初の粒
子の膨潤を助けまた生成分散体を安定化する。
より高い価のカチオン又は基を与えるために用いうる
試薬にはリ金属、特にCu+2,Co+2,Mg+2,Ca+2,Ba+2
Al+3,Zn+2,Cr+3,Fe+2,Fe+3,Pb+2,Sn+2,Ru+2,U
+2等があり、特にAl+3,Cr+3,Mg+2,Ca+2及びZn+2が好
ましい。一般的には、この試薬はECA上のカチオン基
(これはECAを第1の場で水分散性にする)を、ECAを実
質上水に不活性にして水に実質上非分散性にする(吸湿
性は残りうる)基で置換するいづれの化合物でもよい。
ここで「錯体」「錯体化」等の用語はポリマー鎖上の
アニオン性カルボキシル基と多価カチオン性金属又はカ
チオン性アミノ基,アミド,環状窒素化合物,ポリアミ
ン,又は第4級アンモニウム化合物等との反応で得られ
る効果又は結果物を示しており、該錯体は最初の未錯
化,水分散性ECA塩に比し水性攻撃に対し極めて顕著な
抵抗性を示す。
本発明の多くの態様で最も好ましい試薬として用いら
れる第4級アンモニウム化合物は立体障害を防ぐに足る
十分小さな分子サイズをもちECA化合物との錯体の形成
を可能とするものであればいづれでもよい。式R1R2R3R4
NXにおいて各Rは独立に1〜約20又はそれ以上の炭素数
をもつアルキル基,アリール基又はアラルキル基であ
り、Rの少なくとも2つは5以下、好ましくは2以下の
炭素原子をもつ。R基の少なくとも1つが3以上、より
好ましくは5以上の炭素原子をもつことが好ましい。こ
れは疎水性のより大きいR基が繊維、特にオレフインポ
リマー,アクリルポリマー,ビニルポリマー,ポリアミ
ド,ポリエステル,ビニリデンクロリドポリマー,塩化
ビニルポリマー,酢酸セルロース,セルローストリアセ
テート等の合成有機ポリマー又はコポリマーと有利に会
合する傾向があることによる。前記したように、Xはハ
ロゲン,陰性価の基等のいづれの無機アニオンでもよ
い。これらの陰性価の基の中には第4級アミン化合物を
水にとかしたときに得られると思われるOH-がある。
本発明に従つて処理され、つくられる繊維,紙,糸,
布帛,ウエブ,不織布等は、多くの態様において、たと
えば改良された摩耗抵抗性、改良された湿潤(ウイツキ
ング)性、改良された吸水性、改良された染着性、改良
された引裂き抵抗性、寿命、すき切れ抵抗性、ラン抵抗
性、弾性、寸法安定性、染色性、色保持性(オゾン及び
U.V.光に対しても)、風合、静電気消散性、糸潤滑性、
ミシン糸潤滑性、糸強度、布帛強度、フアスナールーム
速度、繊維対繊維接着性、ラテツクス又は他の接着剤
(カーペツトのバツキング上に用いるような)に対する
付着性、生化学的性質、及び酸性染料、反応性染料等の
異なる種類の染料を受け入れる能力(混合繊維の均一染
色を促進する)等の利益をもつことがわかつた。
ここでの記載の多くはエチレン/アクリル酸(EAA)
コポリマーの使用についてのものだが、懸垂カルボン酸
基をもつ他のエチレンポリマーが簡略化の目的で用いる
頭文字「ECA」に含まれることを理解されたい。エチレ
ン以外のオレフインコポリマーも用いうるがここでは好
ましいECAポリマーについて述べる。
方法の概要 次の代表的方法I−Vの概要は酸基と試薬とのその場
の反応を含む本発明方法の一般化した態様を示してい
る。
方法I: 1.アンモニア水中でECAの分散体をつくる;これは−COO
H基の少なくとも実質的部分を分散体生成の助けをする
アンモニア塩形-COONH4に変換する。
2.必要なら水性分散体を稀釈して、基材に付与したとき
予め定めた量のポリマーがその上及びその中に残るよう
に計算されたポリマー量を与える濃度とする。
3.基材(繊維,布帛,糸,ウエブ,不織布等)を水性分
散体につけてパツダーその他の適当な手段を用いて余分
の分散体を除く。
4.基材をその材料に悪影響を与えない温度で乾燥する。
ポリマー及び/又は基材の融点が異常に高くないとした
場合20〜100℃の範囲の乾燥温度が通常適当である。こ
の乾燥で通常水とすべてではないが大半のアンモニア基
を除き、かくしてカルボキシル基を酸形−COOHで残す。
5.基材を(浸漬又はスプレー等により)アルカリ金属水
酸化物(NaOH等)の稀水溶液で処理し、布帛又は繊維を
パツダーを通す等により過剰の溶液を除く。これにより
カルボキシル基の少なくとも実質的部分をアルカリ金属
塩形、たとえば−COONaに変換する。
6.基材を(浸漬又はスプレー等により)錯体化試薬の稀
水溶液で処理し、カルボキシル基上のアルカリ金属カチ
オンの少なくとも実質的部分を、イオン交換で、錯体化
試薬によつて供給されたカチオンで置換する。錯体化試
薬によつて供給されるカチオンは少なくとも二価の金属
カチオン、又はカチオン性アミン又はアミノ基又は第4
級アンモニウム基でありうる。
7.基材を水ですすぎ水溶液中の過剰のイオンを除き、次
いで布帛又は繊維上に付着したポリマーの微孔性(もし
あれば)を減少するに必要な温度で布帛又は繊維を「キ
ユア」する。ここで「キユア」とは繊維質基材にイオノ
マーが接着するのを促進するに適する熱履歴に基材をさ
らすことをいう。
方法II 1.アルカリ金属水酸化物溶液又はアルカリ金属水酸化物
とアンモニア溶液との混合物にECAを分散させた分散体
をつくる。この分散体を最終処理した基材中に所定量の
ポリマーが残るような濃度に稀釈する。
2.基材を分散体中に浸漬し、次いでパデイング等によつ
て過剰の分散体を除く;二重含浸/二重パデイング技術
を用いると分散体のより均一なコーテイングが得られ
る。
3.基材を乾燥する。
4.基材をスチーム処理してポリマー層を膨潤させる。
5.基材を稀試薬金属イオン溶液又はカチオン性アミン
(又はアミノ)溶液(金属イオンは少なくとも二価をも
つ)又は第4級アンモニウム塩溶液に浸漬する。
6.基材をすすぎ、乾燥し、基材上に形成したポリマーフ
イルムの微孔性(もしあれば)を減少するに必要な温度
でキユアする。
方法III 1.ECAと、金属水酸化物又はカチオン性アミン又はアミ
ノ化合物、又は第4級アミンをアンモニア及び水にとか
したような選択された水性試薬との分散体をつくる。選
択された金属水酸化物としては水酸化亜鉛,水酸化第1
銅又はアンモニアの存在下にECAと安定な分散体をつく
る他の水酸化物がある。処理した基材中及び上に所定量
のポリマーが残るような濃度に分散体を稀釈する。
2.基材を分散体中に浸漬し、次いで方法IIにおけると同
様パデイング等により過剰の分散体を除く。
3.基材を乾燥し、ポリマー構造をこわしたり、たとえば
亜鉛と亜鉛アミン錯体カチオンのその近くのカルボン酸
基へのイオン結合の促進や微孔性の減少等によつて、個
々の繊維上のフイルムインテグリテイを改良するに必要
な温度でキユアする。
方法IV 1.水性アンモニアECA分散体(好ましくは酸の少なくと
も実質的部分がアンモニア塩形である)をつくる。
2.基材を分散体に浸漬し、方法IIにおけると同様に過剰
の分散体を除去する。
3.基材を、好ましくは二重浸漬,二重パデイング技術を
用いて、第4級アミン又は第3級アミンの水溶液につけ
る。
4.基材を乾燥し、ポリマー構造をこわしたり、たとえば
亜鉛と亜鉛アミン錯体カチオンのその近くのカルボン酸
基へのイオン結合の促進や微孔性の減少等によつて、個
々の繊維上のフイルムインテグリテイを改良するに必要
な温度でキユアする。
方法V 1.試薬を基材に加える。
2.任意の第2工程は工程1で処理した基材の乾燥及びキ
ユアを含む。これは基材表面上に試薬の濃縮フイルムを
残すよう溶媒を蒸発するためのものであるまた、特に合
成物の場合には、試薬と基材物質との相互作用及び部分
溶解を、乾燥完了後に軟化点近くの温度に加熱しその温
度を数分間維持することによつて、行なうことができ
る。
3.ECA分散体を基材に加え、試薬との反応を行なつてECA
を基材に被覆し、ECAの非分散性とする。
4.基材を、好ましくは二重浸漬,二重パデイング技術を
用いて第4級アミン又は第3級アミンの水溶液に浸漬す
る。これはポリマー被膜中のカルボン酸基の多くと反応
してより高い架橋度と望まれる場合には被膜へのより大
きな試薬官能性を与える。布地基材に試薬官能性が所望
の特性を付与する例は試薬が第4級アミンの場合であ
る。分散体被膜の外層と反応した追加の第4級アミンが
親水性と苛性特性を布帛に与えることにより、その吸湿
性,吸水性及び染色性が向上する。
5.こうしてつくつた複合体を、好ましくは超外界(supe
r ambient)温度で、乾燥して架橋したポリマー被膜を
つくりポリマーの微孔性を減少させる。
次の例は本発明のいくつかの態様を例証するものであ
り、本発明はそれらによつて制限されるものではない。
例1 エチレン/アクリル酸ランダム共重合体(AA20%,MFR
300)25重量%の水酸化ナトリウム水溶液分散体(即ちN
a+イオノマー形)を水で濃度1%に稀釈する。(A)10
0%綿シート、(B)100%綿タオル、(C)50/50ポリ
エステル/綿シート及び70/30ポリエステル/綿タオル
の布帛サンプルを上記分散体中につけ、次いでパデイン
グにより過剰の液体を除く。パツダーの絞り圧力を分散
体から約45重量%ゲイン(湿潤ピツクアツプ)を与える
ように調節する。次の実験では特に断わらない限り成分
用の溶媒又はキヤリヤーは水である。湿つた布帛を次に
以下に示す種々の方法で処理し、結果を表1に示す。
実験1 布帛を風乾し、次いで塩化アルミニウムの2重量%溶
液につける。次いでこのように処理した布帛をオーブン
で乾燥し水ですすぐ。この処理した布帛を洗剤で洗い、
すすぎ,乾燥し、テストする。
実験2 布帛を風乾し次いで3/1モル比の塩化マグネシウム/
塩化アルミニウムの2重量%溶液につける。この処理し
た布帛をオーブンで乾燥し水ですすぐ。この処理した布
帛を洗剤で洗い、すすぎ,乾燥し、テストする。
実験3 布帛をオーブンで乾燥し、次いで0.5重量%水酸化ナ
トリウム溶液に室温でつける。この処理した布帛を水で
すすぐ。次いでこの処理した布帛を2重量%塩化アルミ
ニウム溶液につけ、80℃でオーブン乾燥す、この処理し
た布帛を洗剤で洗い、すすぎ,乾燥し、テストする。
実験4 布帛をオーブンで乾燥し、次いで0.5%水酸化ナトリ
ウム溶液に室温でつける。処理した布帛を次いで水です
すぐ。処理した布帛を次に3/1のモル比の塩化マグネシ
ウム/塩化アルミニウムの2重量%溶液につける。処理
した布帛を次いでオーブン乾燥し、水ですすぐ。処理し
た布帛を洗剤で洗い、すすぎ,乾燥し、テストする。
実験5 分散体をチオシアノゲン化した1重量%の分散体にか
えて布帛処理をより親水性にする。布帛をこの分散体に
つけた後、オーブン乾燥し、次に0.5重量%水酸化ナト
リウム溶液に室温でつける。処理した布帛を次いで水で
すすぐ。処理した布帛を次いで2重量%の塩化アルミニ
ウムの溶液につけ、80℃でオーブン乾燥する。処理した
布帛を洗剤溶液で洗い、すすぎ,乾燥し、テストする。
実験6 EAA分散体を再びチオシアノゲン化した1重量%の分
散体にかえて布帛処理をより親水性にする。この浸漬後
布帛をオーブン乾燥し0.5重量%水酸化ナトリウム溶液
に室温でつける。処理した布帛を次いで水ですすぐ。処
理した布帛を次いでモル比3/1の塩化マグネシウム/塩
化アルミニウムの2重量%溶液につける。処理した布帛
を次いでオーブン乾燥し、水ですすぐ。この布帛を洗剤
溶液で洗い、すすぎ,乾燥し、テストする。
実験7 EAA分散体をチオシアノゲン化した1.5重量%の分散体
にかえて布帛処理をより親水性にする。この浸漬後布帛
をオーブン乾燥し0.5重量%水酸化ナトリウム溶液に室
温でつける。処理した布帛を次いで水ですすぐ。処理し
た布帛を次いでジデシルジメチルアンモニウムクロリド
(第4級アミン)の1重量%溶液につける。処理した布
帛を次いでオーブン乾燥し、水ですすぐ。この布帛を洗
剤溶液で洗い、すすぎ,乾燥し、テストする。
実験8 1.5重量%のチオシアノゲン化EAA分散体を用いる。こ
の浸漬の後、布帛をオーブン乾燥し、次いで0.5%水酸
化ナトリウム溶液に室温でつける。処理した布帛を次い
で水ですすぐ。処理した布帛を3/1のモル比の塩化マグ
ネシウム/塩化アルミニウムの2重量%溶液につける。
処理した布帛を次いでオーブン乾燥し、水ですすぐ。処
理した布帛を洗剤で洗い、すすぎ,乾燥し、テストす
る。
実験9 1重量%のチオシアノゲン化EAA分散体を用いる。こ
の浸漬の後、直接、布帛を塩化アルミニウムの2重量%
溶液につけ、次いですすぐ。この布帛をオーブン乾燥
し、洗剤溶液で洗い、すすぎ,乾燥し、テストする。
実験10 1重量%のチオシアノゲン化EAA分散体を用いる。こ
の浸漬の後、直接、布帛をモル比3/1の塩化マグネシウ
ム/塩化アルミニウムの2重量%溶液につけ、次いです
すぐ。この布帛をオーブン乾燥し、洗剤溶液で洗い、す
すぎ,乾燥し、テストする。
実験11 1重量%のチオシアノゲン化EAA分散体を用いる。こ
の浸漬の後、直接、布帛を1重量%のジデシルジメチル
アンモニウムクロリド溶液につける。この布帛をオーブ
ン乾燥し、洗剤溶液で洗い、すすぎ、乾燥し、テストす
る。
次表Iでは破壊強度をグラブ/ブレーキ法を用いASTM
D−1682に従つて1bs.で測定する。摩耗抵抗はASTM D−
1175(ストールフレツクス法)に従つてワープアンドフ
イリング(タテとヨコ)で測定する。表Iの未処理サン
プルは比較のためのものであり本発明の実施例ではな
い。
例2 エチレン/アクリル酸ランダム共重合体(AA20%,MFR
300)25重量%のアンモニア水溶液分散体(即ちNH+ 4
体形)を水で稀釈し、1.3重量%,2.00重量%及び2.7重
量%の3つの異なる濃度にする。40z./yd2の100%綿シ
ーツの布帛サンプルを上記分散体中につけ、次いでパデ
イングにより過剰の液体を除く。パツダーの絞り圧力を
分散体から約75重量%ゲイン(湿潤ピツクアツプ)を与
えるように調節する。サンプルを2重浸漬と2重ニツプ
法に供して処理均一化を図る。この湿つたサンプルを付
与される物性のちがいをしらべるため異なる4級アミン
でそれぞれ処理する。この布帛サンプルを風乾し、強制
空気対流オーブン中で150℃で15分キユアする。この処
理した布帛サンプルをDサイクルとOWF0.5%(布帛重量
に対し)(TideTM等の市販のホスフエート系洗剤を用い
て)を用いてシエアーズモデル2000洗濯機中で洗う。布
帛サンプルを次いでケンモア乾燥機中で回転乾燥させ
る。サンプルA5はポリマーなし添加4級化物(quat)な
しオーブン加熱なしの対照例である。
次表IIでは破壊強度をグラブ/ブレーキ法を用いASTM
D−1683に従つて1bs.で測定する。摩耗抵抗はASTM D−
1175(ストールフレツクス法)に従つてワープアンドフ
イリング(タテとヨコ)で測定する。
用いた3種の第4級アミンは(1)ジメチルジフアテ
イ−アンモニウムクロリド、(2)ステアリルジメチル
ベンジルアンモニウムクロリド、及び(3)ジメチルジ
デシルアンモニウムクロリドである。各4級化物濃度は
2%である。
例3 エチレン/アクリル酸ランダム共重合体(AA20%,MFR
15)10重量%のアンモニア水溶液分散体(即ちNH+ 4錯体
形)を水で稀釈し、0.67重量%,1.33重量%及び2.00重
量%の3つの異なる濃度にする。40z./yd2の100%綿シ
ーツの布帛サンプルを上記分散体中につけ、次いでパデ
イングにより過剰の液体を除く。パツダーの絞り圧力を
分散体から約75重量%ゲイン(湿潤ピツクアツプ)を与
えるように調節する。1つのサンプルは2.0重量%の濃
度に稀釈したアンモニア水溶液中のエチレン/アクリル
酸ランダムコポリマー(AA20%,MFR300)(即ちNH+ 4
体形)を用いてつくる。分散体で湿つたサンプルをジメ
チルジデシルアンモニウムクロリドで更に処理する。こ
の布帛サンプルを風乾し、強制空気対流オーブン中で10
5℃で15分キユアする。この処理した布帛サンプルをD
サイクルとOWF0.5%(布帛重量に対し)(TideTM等の市
販のホスフエート系洗剤を用いて)を用いてシエアーズ
モデル2000洗濯機中で洗う。布帛サンプルを次いでケン
モア乾燥機中で回転乾燥させる。未処理の40z./平方ヤ
ードの100%綿シーツの対照サンプルを処理したサンプ
ルと同様に洗い乾燥し相対的な物性を調べ表IIIに示
す。
次表IIIで破壊強度をグラブ/ブレーキ法を用いASTM
D−1682に従つて1bs.で測定する。摩耗抵抗はASTM D−1
175(ストールフレツクス法)に従つてワープアンドフ
イリング(タテとヨコ)で測定する。引裂強度はエルメ
ンドルフペンジユラン法を用いてASTM1424に従つて1bs.
で測定する。寸法安定性は処理の前と後の布帛サンプル
の物性を測定しAATCCテスト法135−1978を用いて前後の
寸法を比較して測定する。
例4 エチレン/アクリル酸ランダム共重合体(AA20%,MFR
300)10重量%のアンモニア水溶液分散体(即ちNH+ 4
体形)をNH4OHで錯体化した可溶性酸化亜鉛を、コポリ
マーを加熱乾燥して水とアンモニアを除去したときコポ
リマー中のカルボン酸官能性の85%を中和するに足る該
酸化亜鉛錯体のモル量用いることによつて、つくる。最
初の分散体から0.75重量%,1.5重量%及び2.25重量%の
3つの異なる水性稀釈物をつくる。40z./yd2の100%綿
シーツの布帛サンプルを上記分散体中につけ、次いでパ
デイングにより過剰の液体を除く。パツダーの絞り圧力
を分散体から約100重量%ゲイン(湿潤ピツクアツプ)
を与えるように調節する。この布帛サンプルを風乾し、
強制空気対流オーブン中で105℃で15分キユアする。こ
の処理した布帛サンプルをDサイクルとOWF0.5%(布帛
重量に対し)(TideTM等の市販のホスフエート系洗剤を
用いて)を用いてシエアーズモデル2000洗濯機中で洗
う。布帛サンプルを次いでケンモア乾燥機中で回転乾燥
させる。
次表IVでは破壊強度をグラブ/ブレーキ法を用いASTM
D−1682に従つて1bs.で測定する。摩耗抵抗はASTM D−
1175(ストールフレツクス法)に従つてワープアンドフ
イリング(タテとヨコ)で測定する。引裂強度はエルメ
ンドルフペンジユラン法を用いてASTM1424に従つて1bs.
で測定する。
例5 異なる組成の5枚の布帛サンプルを処理と評価のため
に選ぶ。布帛サンプルの内容は次のとおりである。A−
セルローストリアセテートフイラメントシヤークスキ
ン,テスト布帛スタイル115;D−ダクロン タイプ54,テ
スト布帛スタイル767,P−スパンポリプロピレン,テス
ト布帛スタイル976,及びN−スパンナイロン6.6デュポ
ンタイプ200,テスト布帛スタイル361。これらサンプル
の各々を1重量%の第4級アミン溶液につけた。この第
4級アミンは布基材の広いスペクトルに対する適合性。
これら基材をカチオン性にし水性系により湿潤しやすい
能力から選択した。この処理用に選択した第4級アミン
はポリオキシエチレンタロ−アンモニウムクロリドであ
る。布帛サンプルを次いで二重浸漬,二重ニツプ法で湿
潤ピツクアツプ50までパツドする。次いで各サンプルを
風乾し表Vに示す温度と間隔でキユアする。次いで各サ
ンプルをエチレン/アクリル酸ランダム共重合体(AA20
%,MFR300)の2重量%のアンモニア水溶液分散体(即
ちNH+ 4錯体形)につける。浸漬後、各サンプルを分散体
の湿潤ピツクアツプ50までパツドする。分散体で湿つて
いる各サンプルをジデシルジメチルアンモニウムクロリ
ドの1重量%水溶液につけ、2回浸漬とパテツングを行
ない湿潤ピツクアツプ50重量%にする。サンプルを乾燥
し次いで強制空気対流オーブン中で105℃で15分キユア
する。サンプルをホスフエート系洗剤を用いてDサイク
ルとOWF0.5%(布帛重量に対し)を用いてシエアーズモ
デル2000洗濯機中で洗う。布帛サンプルを次いでケンモ
ア乾燥機中で回転乾燥させる。
次表Vでは湿潤性をAATCCテスト法79−1979に従つて
1つの水滴が布帛に完全に吸収される間隔を計ることに
よつて測定する。静電防止特性はエレクトロテツクシス
テムズモデル406C装置とフエデラステストスタンダード
4046・1を用いて測定する。この方法はバリヤー包装フ
イルム用に開発されたものだが、今日では種々の材料や
サンプル構造物用に用いられている。布帛サンプルの各
々を各系について工業的に受入れられている染色法を用
いて3つの染料系の各々で染色した。用いた3つの染料
はCI(カラーインデツクス)ダイレクトブルーNo.80,CI
アシドレツドNo.114.CI反応性ブルーNo.7である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボーガン,ウオルター エル アメリカ合衆国テキサス州 77566 レ ーク ジヤクソン ポインセツチア 307 (56)参考文献 特開 昭50−25895(JP,A) 特公 昭37−12049(JP,B1) 特公 昭36−3142(JP,B1) 特公 昭60−25547(JP,B2)

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(i)(A)繊維状物質、又は該繊維状物
    質からつくられた紙、ウエブ又は布帛からなる基材と、
    (B)カルボン酸基をもつ熱可塑性ビニルポリマーの液
    体キャリヤーに分散させた分散状物、及び(C)該基材
    上でその場で該分散ポリマーのカルボン酸基と反応して
    該ポリマーを非分散性にする試薬の液体キャリヤーに分
    散させた分散物とを用意し、 (ii)一方の分散物を該基材に付与し他方の分散物を付
    与する前に過剰の液体キャリヤーを除去し、次いで他方
    の分散物を該基材に付与し、次いで (iii)該基材を乾燥して液体キャリヤーを除去するこ
    とを特徴とする繊維状物質、又は該繊維状物質からつく
    られた紙、ウエブ又は布帛からなる基材の変性方法。
  2. 【請求項2】該試薬が(a)少なくとも二価の金属カチ
    オンを与える金属化合物、(b)第3級アミン又はその
    塩、(c)第4級アンモニウム塩、(d)第1級アミン
    又はその塩、(e)第2級アミン又はその塩、及び
    (f)ポリアミン又はその塩からなる群から選ばれた少
    なくとも1つである請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】分散性ポリマーが懸垂カルボキシル基をも
    つオレフィンポリマーからなる請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】該オレフィンポリマー上の酸基が不飽和カ
    ルボン酸コモノマーの懸垂基であり、該懸垂基が該ポリ
    マーの2〜45重量%からなる請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】該オレフィンポリマー上の酸基が不飽和カ
    ルボン酸コモノマーの懸垂基であり、該懸垂基が該ポリ
    マーの4〜45重量%からなる請求項3記載の方法。
  6. 【請求項6】該オレフィンポリマー上の酸基が不飽和カ
    ルボン酸コモノマーの懸垂基であり、該懸垂基が該ポリ
    マーの6〜25重量%からなる請求項3記載の方法。
  7. 【請求項7】該基材が綿繊維からなる請求項1記載の方
    法。
  8. 【請求項8】該基材が繊維からなる編物、織物又は不繊
    布のいずれかである布帛からなる請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】該基材が繊維からなる紙からなる請求項1
    記載の方法。
  10. 【請求項10】該基材が繊維からなるウエブからなる請
    求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】該試薬が少なくとも二価をもつ金属カチ
    オンを与える金属化合物からなる請求項1記載の方法。
  12. 【請求項12】該試薬が第3級アミン又はその塩、第4
    級アミン又はその塩、ポリアミン又はその塩、又は第4
    級アンモニウム塩からなる請求項1記載の方法。
  13. 【請求項13】該試薬が第1級アミン又はその塩、又は
    第2級アミン又はその塩からなる請求項1記載の方法。
  14. 【請求項14】該カルボン酸基がアクリル酸、メタクリ
    ル酸、クロトン酸、イタコン酸、又はマレイン酸によっ
    て与えられている請求項1記載の方法。
  15. 【請求項15】該カルボン酸基がアクリル酸又はメタク
    リル酸によって与えられている請求項1記載の方法。
  16. 【請求項16】該カルボン酸基がアクリル酸によって与
    えられている請求項1記載の方法。
  17. 【請求項17】該分散性ポリマーが共重合したエチレン
    及びアクリル酸からなる請求項1記載の方法。
  18. 【請求項18】該分散性ポリマーがエチレンとアクリル
    酸又はエチレンとメクリル酸の均質で均一なランダムコ
    ポリマーからなる請求項1記載の方法。
  19. 【請求項19】該分散性ポリマーが塩の形である請求項
    1記載の方法。
  20. 【請求項20】該分散性ポリマーがナトリウム塩又はカ
    リウム塩の形である請求項1記載の方法。
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