JP2988892B2 - たとえば不織布のような疎水性基体のための非移行性の親水性シリコーン仕上剤およびこれを用いた物品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば不織布の
ような疎水性基体に対する非移行性の親水性シリコーン
仕上剤に関し、詳しくは、この仕上剤を用いて多孔質疎
水性基体の水性液を透過させる能力を増大させる方法並
びにこの仕上剤を用いた物品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえばポリエステル、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、グラスなどのような疎水性不織基体
に親水性および柔軟性の両性質を付与しうるポリアルキ
レンオキシド改質シリコーンコポリマーは公知である。
さらに、これらポリアルキレンオキシド改質シリコーン
コポリマーは、たとえばレーヨン、セルロース、ビスコ
ースおよび麻などの不織基体に施して、その固有の親水
特性に悪影響を与えずに柔軟性を増大させることもでき
る。これら不織基体は、たとえばおむつカバーストッ
ク、衣服および靴の内側ライナー、成人用失禁製品、テ
ィッシュ、フィルター、乳児用、外科用および顔用のワ
イパーなどを加工すべく使用される。これらシリコーン
処理は尿、血液、糞尿物質および他の体液の濡れ／吸収
を促進すると同時にこれら物品の不織基体を柔軟にさせ
て、使用を一層容易にすると共に感触を一層快適にす
る。

【０００３】これらシリコーン処理は体液による基体か
らの除去に抗すると共に、たとえば幼児が夜中に寝てい
る間におむつを数回濡らした際に複数回使用する機能を
保持することが望ましい。現在、親水性シリコーン処理
はこれらを最初に施した箇所に留まって、疎水性を保持
することが意図される物品内の他の箇所まで移行しない
ことが最も望ましい。この種の移行は、たとえば加工お
むつの腰回りおよび脚部回りの望ましくない漏れを加速
する。この現象は、たとえばおむつを折り畳み、おむつ
の所望の親水性処理部分がおむつの疎水性部分と接触す
る箇所にしばらく留め置く際に生ずる。

【０００４】たとえばアルキルフェノールエトキシレー
トのような有機界面活性剤も合成不織布（たとえばおむ
つの製造）に親水性仕上げ剤として使用されているが、
これらは繰り返される体液との接触に対し耐久性でな
く、充分な柔軟性を付与することができない。

【０００５】従来、主としてエチレンオキシド成分を含
有するポリアルキレンオキシド改質シリコーンコポリマ
ーが入手でき、（Ａ）洗浄除去に対し実質的に耐性を持
たない優秀な初期の濡れ、または、（Ｂ）良好な初期の
濡れおよび洗浄除去に対する優秀な耐性のいずれかを付
与するが、上記の望ましくない移行傾向を有する。

【０００６】タイプＡもしくはタイプＢのいずれかの性
能を示すポリオキシエチレン改質ポリジメチルシロキサ
ンコポリマーの例は、同じ一般的化学構造により示しう
るが、下記に示すようにｘ、ｙおよびａにつき異なる範
囲の数値を有する：

【化３】 （Ｚ＝Ｈ、アルキル、アシル）

【表１】 タイプＡもしくはタイプＢのいずれかの性能を示すポリ
エチレンオキシド改質ポリジメチルシロキサンコポリマ
ーの特定の例はこの一般的化学構造により示しうるが、
ｘ、ｙおよびｍ並びにＺにつき下記（表２）に示すよう
に異なる数値を有する。コポリマーＡ１およびコポリマ
ーＢ１の両者は匹敵するポリエーテルから誘導され、同
程度の置換を有する。これら２種のコポリマーの構造に
おける最も顕著な相違点はジメチルシロキシ単位の個数
である（ｘ＝１５対８０）。その結果、コポリマーＡ１
は全ての濃度で水に完全に可溶性である。これに対し、
コポリマーＢ１は単に水に対し分散性であるに過ぎな
い。たとえば不織ポリプロピレン布などの多孔質疎水性
基体にこれらコポリマーのいずれかを適用すると、処理
された表面が容易に親水性となる。しかしながら、繰り
返して洗浄すると、コポリマーＡ１はその高い水溶性の
ため容易に洗浄除去され、基体は徐々に疎水性に戻って
しまう。

【０００７】

【表２】 コポリマーＢ１はその高いシリコーン比率（後記）およ
び低いＥＯ含有量のため、このメカニズムによる洗浄除
去に対する影響を受けにくく、基体に対し一層耐久性の
親水性仕上を付与する。この種の特性は望ましいが、高
シリコーン含有量を有するコポリマーを使用するアプロ
ーチは予想外の欠点を示した。これは、これらのコポリ
マーの低い表面エネルギーにより接触しうるより高いエ
ネルギーの表面に、コポリマーが移行するようになるか
らである。これは、たとえば尿を吸収せねばならない目
的領域のような親水性を意図する部分と、たとえば望ま
しくない漏れを最小化もしくは防止すべく疎水性を意図
する脚部回りおよび腰回りのような他の領域とを備えう
る使い捨ておむつの構造において生じうる。折り畳みや
貯蔵に際し、この種のおむつの疎水性部分が親水性処理
されたおむつ部分と接触したような場合でも、親水性仕
上剤は疎水性領域に全く移行しないことが極めて望まし
い。コポリマーＢ１の注目すべき欠点は、適する環境下
でこの移行傾向を示す点である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記欠点が改善された優秀な諸性質を兼ね備えた非移行性
のシリコーン仕上剤を提供し、これを用いて、例えば不
織布などのような多孔質疎水性基体の水性液を透過させ
る能力を増大させる方法ならびにこのような透過させる
能力が増大した物品を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】比較的低いシリコーン含
有量と比較的高いプロピレンオキシドレベルと低いエチ
レンオキシド含有量とを有する極めて限られた範囲のあ
る種の有機改質シリコーンは充分な親水性と柔軟性と水
または他の水性液（たとえば体液）による合成不織布か
らの洗浄除去に対する耐久性とを付与するが、有機改質
シリコーンが施されてない隣接表面への上記の移行を示
さないことが突き止められ、これに関し表３に示す。

【００１０】

【表３】 すなわち、本発明の好適組成物は、式（１）：

【化４】 ［式中、Ｍｅはメチルであり、Ｒ¹ はメチルもしくはＲ
² であり、Ｒ² ＝Ｃ_p Ｈ_2p−（ＯＣ₂ Ｈ₄ ）_m −（ＯＣ
₃ Ｈ₆ ）_n −ＯＺであり、ｘは０〜約２００であり、ｙ
は０〜約５０であり、ｐは約２〜約５（好ましくは３〜
４）であり、ｍは約３〜約３０（好ましくは３〜１５）
であり、ｎは約３〜約６０（好ましくは６〜３０）であ
り、Ｚは独立してそれぞれ水素、１〜４個の炭素原子を
有するアルキル基またはアセチル基（好ましくは水素）
であり、ただしｙ＝０であれば、Ｒ¹ はＲ² であり、
ｘ、ｙ、ｍおよびｎの数値はコポリマーの全シリコーン
含有量（％Ｓｉｌ）が５〜２０％（好ましくは８〜１６
％）、コポリマーのエチレンオキシ含有量が１０〜４０
％（好ましくは１５〜２５％）、プロピレンオキシ含有
量が５０〜８０％（好ましくは６０〜７５％）となるよ
う選択されるが、％Ｓｉｌと％ＥＯと％ＰＯとの合計は
１００％となるようにしなければならない］のポリエー
テル改質ポリジメチルシロキサンおよびその混合物であ
る。

【００１１】本明細書全体にわたり使用する場合、シリ
コーン−ポリエーテルコポリマーにおけるシリコーン含
有量もしくはシリコーン計算％（％Ｓｉｌ）は、全シリ
コーン骨格の分子量を全コポリマーの分子量で割算した
数値と定義される。同様に、シリコーン−ポリエーテル
コポリマーにおけるポリエーテル含有量（％ＰＥ）は、
各ポリエーテルペンダントの分子量にペンダントの個数
を掛算した値を全コポリマーの分子量で割算した数値と
定義される。ペンダントポリエーテルがＥＯ単位のみあ
るいはＰＯ単位のみのいずれかで構成されれば、この％
ポリエーテル（ＰＥ）はそれぞれ％ＥＯもしくは％ＰＯ
に等しい。ペンダントポリエーテルがＥＯ単位とＰＯ単
位との両者を含有すれば、コポリマーの全％ＥＯおよび
全％ＰＯは、％ＰＥにそれぞれポリエーテル中のＥＯの
重量分率およびＰＯの重量分率を掛算して計算すること
ができる。この定義によれば、特定のどのシリコーン−
ポリエーテルコポリマーでも％Ｓｉｌと％ＥＯと％ＰＯ
との合計は１００％になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】これらポリアルキレンオキシド改
質ポリジメチルシロキサン組成物は、メチル水素改質ポ
リジメチルシロキサンとアリルポリエチレンオキシドと
の間のモデル反応について図１に例示したように、白金
触媒によるヒドロシリル化反応を介してポリエーテルが
グラフト化された線状ポリジメチルシロキサンから容易
に誘導することができる。

【００１３】任意な所望のＲ² 基を対応するアリル反応
体ＣＨ₂ ＝ＣＨ（ＣＨ₂ ）_0-3 （ＯＣ₂ Ｈ₄ ）_m −（Ｏ
Ｃ₃ Ｈ₆ ）_n −ＯＺを用いてグラフト化することができ
る。Ｒ² で末端置換されたものは、−Ｓｉ（ＣＨ₃ ）₂
Ｈで末端キャップされている対応する先駆体から調製す
ることができる。

【００１４】この方法はアルキル−ペンダントコポリマ
ーをもたらし、ここでポリアルキレンオキシド基は、一
連の加水分解に対して安定性を有するＳｉ−Ｃ結合を介
しシキロサン骨格に沿って結合される。これらコポリマ
ーは次の一般式を有する：

【化５】 ［式中、ＰＥは−ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ（ＥＯ）_m （Ｐ
Ｏ）_n Ｚである］ この式においてＭｅはメチルを示し、ＥＯはエチレンオ
キシを示し、ＰＯは１，２−プロピレンオキシを示し、
ここでＥＯ単位およびＰＯ単位はランダムでもブロック
化されていてもよく、Ｚは水素または１〜４個の炭素原
子を有する低級アルキル基のいずれかとすることができ
る。

【００１５】係数ｘ、ｙ、ｍおよびｎ、並びに末端封鎖
基Ｚを変化させることにより、広範囲のシリコーン−ポ
リエーテルコポリマーが開発されている。これらコポリ
マーの数種はウィトコ・コーポレーション（Witco Corp
oration ）社、ＯＳｉスペシャリティーズ・グループに
より商品名シルウェット（Silwet、登録商標）界面活性
剤として販売されている。

【００１６】本発明の好適なシリコーン−ポリエーテル
コポリマーは単独にあるいは混合物として用いることが
でき、目的基体にニート物質として、水溶液もしくは分
散物として、あるいは適切な有機希釈剤、たとえばアル
コール、アルコールエトキシレートもしくは脂肪酸エス
テルで希釈した後に施すことができる。この種の好適な
仕上剤はパッド浴、スプレー、フォーム仕上、輪転グラ
ビヤ印刷などによるコーティングを包含する各種の慣用
技術を用い、基体の乾燥重量に対し０．１〜５．０％、
好ましくは０．２〜２．０％、特に好ましくは０．５〜
１．０％の全濃度で施すことができる。疎水性基体組成
物はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステルおよ
びグラスを包含しうる。基体の形態は不織布、ティッシ
ュ、ステープルファイバー、ロックウール、スレッドな
どを包含する。最も好適な具体例では、基体は不織ポリ
プロピレン布である。

【００１７】本発明は、分子におけるＳｉｌとＰＯとＥ
Ｏとの各成分の好適なバランスをとることが所望のある
性能を得ることを示すばかりでなく、この種のバランス
が各性質の所望の組合せを達成することさえできると言
う知見を示す点で全く予想外である。この点は表４およ
びここに添付した図２に示されており、これらはＳｉ
ｌ、ＰＯおよびＥＯの各成分の種々の組合せを有する多
くの生産物が不満足な性能しか与えないことが示されて
いる。しかし、満足な性能を与える生産物が少なくとも
存在するという事実自身が予想外のことであり、実際に
ここに説明するように成功を治めた生産物が本発明によ
り見出された。

【００１８】換言すれば、従来は性能欠点（洗浄除去に
対する影響の受け易さ、移行性）の１つを軽減する構造
への調整は他の欠点を軽減せずにあるいは悪化さえする
と思われていた。驚くことに本発明においては、これら
両欠点がともに軽減または回避される。

【００１９】

【表４】 図２は、洗浄除去に対する影響の受け易さと移行性とに
ついて試験した式（１）の生産物でのＳｉｌ、ＥＯおよ
びＰＯの相対比率を示す３成分図である。六角形ＡＢＣ
ＤＥＦにより画成される領域は、本発明で使用される生
産物における好適比率を示す。六角形ＧＨＩＪＫＬは、
本発明で使用される生産物の特に好適なグループを画成
する。

【００２０】

【実施例】本発明を以下の試験の説明によりさらに説明
する。ここで本発明による生産物および他のポリオキシ
アルキレン−シリコーンを、処理された疎水性基体から
なる市販物品（たとえば使い捨ておむつ）が使用および
貯蔵に際し露呈される各条件を表すプロトコールにかけ
た。これら試験で得られたデータは、本発明が比較製品
では得られない、諸性質の優秀かつ予想外の組合せを与
えることを明示している。

【００２１】下記するＥＤＡＮＡ試験において、低い数
値は基体に対するシリコーンの高い保持を意味する。順
次の攻撃（insult）（すなわち、水性液の順次の適用）
によるこの数値の増加は、基体からのシリコーンの損失
の増加を意味する。過度の損失は望ましくない現象であ
る。

【００２２】移行性試験において、高い数値は処理され
た基体に隣接する表面に関する望ましい高い疎水性を意
味する。この疎水性の喪失は隣接する表面へのシリコー
ンの移行を意味し、これは望ましくないものである。

【００２３】試験プロトコールに従い以下のような試験
を行った。表５、６および７に示したデータは、本発明
の範囲内であるポリマーＣ１が洗浄除去に対する耐性と
移行に対する耐性との所望の組合せを示しているのに対
し、本発明の範囲外であるポリマーがこの性質の組合せ
を有さなかったことを示している。

【００２４】試験シリーズＩ 試験プロトコール １００％スパンボンデッドポリプロピレン不織布を用い
た試験 （１）コーティング シリコーン仕上剤を不織布の一面に水性分散液を噴霧
し、空気乾燥後の不織カバーストック（0.65 oz/yd²）
上のシリコーン固形分が０．５もしくは１．０重量％と
なるように調製した。

【００２５】（２）親水性 次の２種の特定試験手順を用いた： （ａ）ＡＡＴＣＣ法７９−１９９５（漂白繊維製品の吸
収性） （ｂ）ＥＤＡＮＡ液体ストライク−スルー時間（EDANA
Liquid Strike-Through Time）（方法１５０．３−９
６） （３）移行性 未処理の１００％スパンボンデッドＳＭＳポリプロピレ
ンウェブ（スパンボンデッド・メルトブロウン・スパン
ボンデッド、Spunbonded Meltblown Spunbonded ）を、
一面のみがシリコーンで処理された１００％スパンボン
デッドポリプロピレン不織布の下および上に置いた。分
銅（0.5 lb/in²）を不織布上に１週間にわたり５０℃で
載置して貯蔵をシュミレートし、全ての層について親水
性を評価した。好ましい結果は、頂部層および底部層と
も疎水性を保ち続けると共にシリコーン処理面が親水性
を保つことである。

【００２６】不織布を図３に示すように積層した。

【００２７】（４）耐久性 ＥＤＡＮＡ液体ストライク−スルー時間（１５０．３−
９６）を処理および未処理の１００％スパンボンデッド
ポリプロピレン不織布試料を用いて５回反復して耐久性
をシュミレートした。各攻撃の間は３時間を経過させ
た。

【００２８】全ての試験（親水性、移行性および耐久
性）について使用した水性媒体として０．９重量％の塩
化ナトリウム水溶液を用いた。

【００２９】ＥＤＡＮＡ試験に関し、≧５．０秒の数値
では耐久性ではないと判定した。結果を表５および表６
に示す。

【００３０】

【表５】

【表６】 試験シリーズII 試験プロトコール １００％押出ポリプロピレンフィラメント不織布（0.5
oz/yd²）を用いた試験。

【００３１】（１）コーティング シリコーン仕上剤を不織布の一面に水性分散液を噴霧
し、空気乾燥後の不織布上のシリコーン固形分が０．５
もしくは１．０重量％となるように調製した。

【００３２】（２）親水性 次の２種の特定試験手順を用いた： （ａ）ＡＡＴＣＣ法７９−１９９５（漂白繊維製品の吸
収性） （ｂ）ＥＤＡＮＡ液体ストライク−スルー時間（方法１
５０．３−９６） （３）移行性 不織布を図４に示すように積層した。

【００３３】分銅（0.5 lb/in²）を不織布上に５日間ま
で５０℃にて載置して貯蔵をシュミレートし、全ての層
について親水性を評価した。当初疎水性のポリプロピレ
ンカバーストックおよびＳＭＳポリプロピレンとを押出
ポリプロピレンフィラメントと接触させた後、これらが
親水性となったときに移行性を有するものとした。好ま
しい結果は親水性仕上剤の移行がないことであり、すな
わち隣接するポリプロピレンカバーストック層とのその
近くのＳＭＳポリプロピレン層との両者を疎水性のまま
にしておくと共に押出ポリプロピレンフィラメントのシ
リコーン処理面を親水性に保つことである。

【００３４】（４）耐久性 ＥＤＡＮＡ液体ストライク−スルー時間（１５０．３−
９６）をシリコーン処理および未処理の比較不織布試料
を用いて５回反復して耐久性をシュミレートした。各攻
撃の間は３時間を経過させた。

【００３５】全ての試験（親水性、移行性および耐久
性）について使用した水性媒体として０．９重量％の塩
化ナトリウム水溶液を用いた。

【００３６】ＥＤＡＮＡ試験に関し、≧５．０秒の数値
では耐久性ではないと判定した。結果を表７に示す。

【００３７】

【表７】

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、水性液との接触による
基体からの除去に対し高い耐性を示すと共に隣接表面へ
のコーティング剤の移行が減少したコーティング製品を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】メチル水素改質ポリジメチルシロキサンとアリ
ルポリエチレンオキシドとの間のモデル反応に関する反
応スキーム図である。

【図２】初期親水性、洗浄に対する耐久性および移行に
対する抵抗性に関する％Ｓｉｌ、％ＥＯおよび％ＰＯと
の間の相互関係を示す３成分図である。

【図３】試験シリーズＩにおいて、移行性の評価のため
に、一面のみがシリコーンで処理された１００％スパン
ボンデッドポリプロピレン不織布と未処理のスパンボン
デッドＳＭＳポリプロピレンウェブとを積層した状態を
示す図である。

【図４】試験シリーズIIにおいて、移行性の評価のため
に、処理した押出ポリプロピレンフィラメントと、ポリ
プロピレンカバーストックおよびＳＭＳポリプロピレン
とを積層した状態を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドロスィー イー． パーカー アメリカ合衆国 10549 ニューヨーク 州 マウント キスコ ヴィクトリア ドライブ 4106 (56)参考文献 特開 昭58−54081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−139123（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−80672（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D06M 13/00 - 15/72

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質疎水性基体の水性液を透過させる
   能力を増大させるに際し、前記基体に式： 【化１】 ［式中、Ｍｅはメチルであり、Ｒ¹ はメチルもしくはＲ
   ² であり、Ｒ² ＝Ｃ_p Ｈ_2p−（ＯＣ₂ Ｈ₄ ）_m −（ＯＣ
   ₃ Ｈ₆ ）_n −ＯＺであり、ｘは０〜約２００であり、ｙ
   は０〜約５０であり、ｐは約２〜約５であり、ｍは約３
   〜約３０であり、ｎは約３〜約６０であり、Ｚは独立し
   てそれぞれ水素、１〜４個の炭素原子を有するアルキル
   基またはアセチル基であり、ただしｙ＝０であれば、Ｒ
   ¹ はＲ² であり、ｘ、ｙ、ｎおよびｍの数値はコポリマ
   ーの全シリコーン含有量が５〜２０％、コポリマーのエ
   チレンオキシ含有量が１０〜４０％、プロピレンオキシ
   含有量が５０〜８０％となるよう選択される］のポリエ
   ーテル改質ポリジメチルシロキサンおよびその混合物よ
   りなる群から選択されるコーティング剤を基体にコーテ
   ィングし、生産物は水性液との接触による前記基体から
   のコーティング剤の除去に対して高い耐性を示すと共
   に、前記生産物がコーティングされた表面からこれらが
   コーティングされていない隣接表面へのコーティング剤
   の移行が低減されていることを特徴とする多孔質疎水性
   基体の水性液を透過させる能力の増大方法。
2. 【請求項２】 ｐが３〜４である請求項１に記載の方
   法。
3. 【請求項３】 ｍが３〜１５である請求項１に記載の方
   法。
4. 【請求項４】 ｎが６〜３０である請求項１に記載の方
   法。
5. 【請求項５】 コポリマーの全シリコーン含有量が８〜
   １６％である請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 コポリマーのエチレンオキシ含有量が１
   ５〜２５％である請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】 コポリマーのプロピレンオキシ含有量が
   ６０〜７５％である請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 基体が不織ポリプロピレンである請求項
   １に記載の方法。
9. 【請求項９】 水性液の透過を可能にするコーティング
   された物品であって、前記物品は式： 【化２】 ［式中、Ｍｅはメチルであり、Ｒ¹ はメチルもしくはＲ
   ² であり、Ｒ² ＝Ｃ_p Ｈ_2p−（ＯＣ₂ Ｈ₄ ）_m −（ＯＣ
   ₃ Ｈ₆ ）_n −ＯＺであり、ｘは０〜約２００であり、ｙ
   は０〜約５０であり、ｐは約２〜約５であり、ｍは約３
   〜約３０であり、ｎは約３〜約６０であり、Ｚは独立し
   てそれぞれ水素、１〜４個の炭素原子を有するアルキル
   基またはアセチル基であり、ただしｙ＝０であれば、Ｒ
   ¹ はＲ² であり、ｘ、ｙ、ｎおよびｍの数値はコポリマ
   ーの全シリコーン含有量が５〜２０％、コポリマーのエ
   チレンオキシ含有量が１０〜４０％、プロピレンオキシ
   含有量が５０〜８０％となるよう選択される］の化合物
   よりなる群から選択されるコーティング剤がコーティン
   グされた多孔質疎水性物質の基体からなり、生産物は水
   性液との接触による前記基体からのコーティング剤の除
   去に対し高い耐性を示すと共に、前記生産物がコーティ
   ングされた表面からコーティングされていない隣接表面
   へのコーティング剤の移行が低減されていることを特徴
   とするコーティングされた物品。
10. 【請求項１０】 ｐが３〜４である請求項９に記載の物
    品。
11. 【請求項１１】 ｍが３〜１５である請求項９に記載の
    物品。
12. 【請求項１２】 ｎが６〜３０である請求項９に記載の
    物品。
13. 【請求項１３】 コポリマーの全シリコーン含有量が８
    〜１６％である請求項９に記載の物品。
14. 【請求項１４】 コポリマーのエチレンオキシ含有量が
    １５〜２５％である請求項９に記載の物品。
15. 【請求項１５】 コポリマーのプロピレンオキシ含有量
    が６０〜７５％である請求項９に記載の物品。
16. 【請求項１６】 基体が不織ポリプロピレンである請求
    項９に記載の物品。