JP3556259B2 - オルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、オルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維に関するものである。詳しくは、特に、繊維処理剤として有用なオルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
乳化前のオルガノポリシロキサンの粘度よりも高粘度のオルガノポリシロキサンのエマルジョンとなる乳化重合型のオルガノポリシロキサンエマルジョンとしては、従来、オルガノポリシロキサンを強酸あるいは強アルカリ触媒の存在下に、アニオン系、カチオン系もしくは非イオン系乳化剤を用いて乳化重合させてなるオルガノポリシロキサンエマルジョン(特公昭34−2041号公報参照)や、オルガノポリシロキサンをベンゼンスルホン酸もしくはアルキルベンゼンスルホン酸により水中に乳化させ加熱下で乳化重合させてなるアニオン系オルガノポリシロキサンエマルジョン(特公昭41−13995号公報参照)などが知られている。
しかしながら、これらの乳化重合型のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、重合触媒を添加した後一定温度で5〜10時間乳化重合させることが必要であった。そのため、パッケ−ジングまでに時間がかかり、生産性が低いという欠点があった。本発明者らは、先に、分子鎖両末端水酸基封鎖ジオルガノポリシロキサンをアミノキシ基含有有機けい素化合物により鎖伸長させてなる乳化重合型のオルガノポリシロキサンエマルジョンを提案した(特開昭63−245466号公報および特開昭63−265924号公報参照)。しかし、このオルガノポリシロキサンエマルジョンは、例えばこれを繊維処理剤として使用した場合に、鎖伸長反応と同時に副生するヒドロキシルアミン誘導体の特異な不快臭によって作業環境が悪化するという問題点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記した欠点を解消するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
即ち、本発明の目的は、生産性および保存安定性に優れ、かつ、ヒドロキシルアミン誘導体臭のような不快臭の無い乳化重合型のオルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維を提供することにある。また、本発明のもう一つの目的は、各種繊維に優れた風合いを付与し得る繊維処理剤として有用なオルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
(A)一般式:R2O(R1 2SiO)mR2(式中、R1は同種もしくは異種の1価有機基であり、R2は水素原子またはアルキル基であり、mは10以上の整数である。)で示され、25℃における粘度が30〜100,000センチストークスであるジオルガノポリシロキサン100重量部と、
(B)一般式:
【化2】
(式中、R3は同種もしくは異種の炭素原子数1〜8の1価炭化水素基であり、R4は炭素原子数1〜8の1価炭化水素基であり、R5はアルキル基である。)で示されるアルコキシ基含有有機けい素化合物0.1〜20重量部を混合し、次いで ( C ) 界面活性剤1〜60重量部と水を加えて、 ( A ) 成分と ( B ) 成分を水中で乳化重合させてなるオルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維に関する。
【0005】
これを説明すると、(A)成分のジオルガノポリシロキサンは、本発明の主成分となるものであり、一般式:R2O(R1 2SiO)mR2で示される。式中、R1は同種もしくは異種の1価有機基であり、これには、メチル基,エチル基,プロピル基,ブチル基のようなアルキル基;ビニル基,アリル基,プロペニル基などのアルケニル基;フェニル基,トリル基などのアリ−ル基;2−フェニルエチル基,2−フェニルプロピル基のようなアラルキル基;3,3,3−トリフルオロプロピル基のようなハロゲン置換アルキル基;3−アミノプロピル基のようなアミノ基置換アルキル基;3−(N−エチルアミノ)プロピル基,3−(N−ブチルアミノ)プロピル基,4−(N−シクロヘキシルアミノ)ブチル基,4−(N−フェニルアミノ)ブチル基,N−アミノエチルアミノプロピル基,2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル基のようなアルキルアミノ基置換アルキル基;3−グリシドキシプロピル基;3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル基のようなエポキシ基含有アルキル基;3−メルカプトプロピル基のようなメルカプト基置換アルキル基;3−メタクリロキシプロピル基などのアシルオキシ基置換アルキル基が例示される。ここで、R1の50モル%以上がメチル基であることが好ましい。R2は水素原子またはアルキル基であり、アルキル基としては、メチル基,エチル基,プロピル基が例示される。mは10以上の整数であり、本成分の25℃における粘度が30〜100,000センチストークスとなるような数であればよいが、好ましくは50以上であり、さらに好ましくは100〜3,000である。これは、mが10より小さいと本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度のばらつきが大きくなるためである。このような本成分としては、例えば、分子鎖両末端水酸基封鎖ジメチルポリシロキサン,分子鎖両末端水酸基封鎖ジメチルシロキサン・メチル(N−アミノエチルアミノプロピル)シロキサンコポリマー,分子鎖両末端水酸基封鎖ジメチルシロキサン・メチル(3−アミノプロピル)シロキサンコポリマー,分子鎖両末端メトキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン,分子鎖両末端メトキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチル(N−アミノエチルアミノプロピル)シロキサンコポリマー,分子鎖両末端メトキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチル(3−アミノプロピル)シロキサンコポリマーが挙げられる。
【0006】
(B)成分のアルコキシ基含有有機けい素化合物は鎖伸長剤であり、(A)成分のジオルガノポリシロキサンの分子鎖末端基と縮合反応して(A)成分を高分子量化する作用をする。本成分は、一般式:
【化3】
で示される。式中、R3は同種もしくは異種の炭素原子数1〜8の1価炭化水素基であり、これにはメチル基,エチル基,プロピル基,ブチル基のようなアルキル基;ビニル基,アリル基,プロペニル基のようなアルケニル基;フェニル基,トリル基のようなアリ−ル基;2−フェニルエチル基,2−フェニルプロピル基のようなアラルキル基が例示される。これらの中でも、3個のR3の内、1個がビニル基であり、残りの2個がメチル基またはエチル基であることが好ましい。R4も炭素原子数1〜8の1価炭化水素基であり、R3で例示した基が挙げられるが、それらの中でもビニル基が好ましい。これは、R4がビニル基であると、本成分中のアルコキシ基の、(A)成分中のシラノール基またはアルコキシ基に対する縮合反応性が高くなるためである。R5はアルキル基であり、縮合反応の反応速度の点から、メチル基,エチル基,プロピル基が好ましい。本成分の具体例としては、下式で示されるアルコキシ基含有有機けい素化合物が挙げられる。
【化4】
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】
このようなアルコキシ基含有有機けい素化合物は、例えば、次の方法で製造することができる。4つ口フラスコに、式:CH2=CHSi(OC2H5)3で示されるビニルトリエトキシシラン,式:
【化9】
で示されるSyn−ジビニルテトラメチルジシロキサンおよび弱酸性触媒を投入し、これらを80〜100℃の温度で反応させる。反応後、精密分留装置を用いて、目的の式:
【化10】
で示されるアルコキシ基含有有機けい素化合物を分留することにより、得ることができる。本成分の配合量は、(A)成分100重量部に対して0.1〜20重量部の範囲であり、好ましくは0.1〜10重量部の範囲である。
【0007】
(C)成分の界面活性剤は、(A)成分と(B)成分を乳化するのに必要な成分であり、これには非イオン系界面活性剤,アニオン系界面活性剤,カチオン系界面活性剤または両性界面活性剤が挙げられる。
非イオン系界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエ−テル,ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエ−テル,ポリオキシアルキレンアルキルエステル,ポリオキシアルキレンソルビタンアルキルエステル,ポリエチレングライコ−ル,ポリプロピレングライコ−ル,ジエチレングライコ−ルなどが例示される。
アニオン系界面活性剤としては、ヘキシルベンゼンスルホン酸,オクチルベンゼンスルホン酸,デシルベンゼンスルホン酸,ドデシルベンゼンスルホン酸,セチルベンゼンスルホン酸,ミリスチルベンゼンスルホン酸のようなアルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの塩;
式:CH3(CH2)6CH2O(C2H4O)2SO3H,
式:CH3(CH2)7CH2O(C2H4O)3.5SO3H,
式:CH3(CH2)8CH2O(C2H4O)8SO3H,
式:CH3(CH2)19CH2O(C2H4O)4SO3H,
式:CH3(CH2)10CH2O(C2H4O)6SO3H,
で示されるようなポリオキシエチレンアルキルエ−テルの硫酸エステル、アルキルナフチルスルホン酸等のナトリウム塩,カリウム塩またはアミン塩が例示される。
カチオン系界面活性剤としては、オクチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド,ドデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド,ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド,オクチルジメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド,デシルジメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド,ジドデシルジメチルアンモニウムヒドロキシド,ジオクタデシルジメチルアンモニウムヒドロキシド,牛脂トリメチルアンモニウムヒドロキシド,ヤシ油トリメチルアンモニウムヒドロキシドのような第4級アンモニウムヒドロキシドおよびこれらの塩が例示される。
両性界面活性剤としては、アミノ酸型界面活性剤、ベタイン酸型界面活性剤が例示される。
これらの中でも、非イオン系界面活性剤2〜3種の組合せ、非イオン系界面活性剤とアニオン系界面活性剤との組合せ、非イオン系界面活性剤とカチオン系界面活性剤との組合せが好ましい。本成分の配合量は、(A)成分100重量部に対して1〜60重量部の範囲であり、好ましくは2〜50重量部の範囲である。
【0008】
本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、上記のような(A)成分と(B)成分を混合し、次いで ( C ) 成分と水を加えて水中で乳化重合させることによって製造される。このとき、水の量は、通常、(A)成分と(B)成分の合計量の濃度が5〜60重量%の範囲となるような量であるが、10〜50重量%の範囲となるような量であることが好ましい。乳化重合するには、例えば、(A)成分および(B)成分を均一に混合し、さらに(C)成分と少量の水を加えて均一に混合する。次いで、コロイドミル,ラインミル,ホモミキサ−等の乳化機により乳化する。必要であれば、さらに水を加えて均一に乳化分散すればよい。また、乳化後のエマルジョンをホモゲナイザ−などの乳化機によりさらに安定化させてもよい。このようにして得られたエマルジョンは、室温で放置するかもしくは攪拌することにより、(A)成分が(B)成分により鎖伸長して、(A)成分より高粘度のオイル状オルガノポリシロキサンまたはガム状オルガノポリシロキサンのエマルジョンとなる。本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンを製造する際には特に加熱を必要としないが、加熱して重合時間を短縮させてもよい。通常、5℃程度の低温では12時間、70℃程度の高温では30分以上放置するかもしくは攪拌することが好ましい。
【0009】
このようにして得られた本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンに、必要に応じて、オルガノポリシロキサンエマルジョンの添加剤として従来公知とされる各種添加剤を添加配合することは、本発明の目的を損なわない限り差し支えない。このような添加剤としては、オルガノアルコキシシラン、鉄,鉛,アンチモン,カドミニウム,錫,チタン,カルシウム,ビスマス,ジルコニウム等の金属と有機カルボン酸との塩、トリエタノ−ルアミン,トリエチレンジアミン,ジメチルフェニルアミン等の有機アミン化合物縮合触媒、防腐剤、着色剤が例示される。
【0010】
以上のような本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、( A ) 成分と ( B ) 成分を混合し、次いで ( C ) 成分と水を加えて混合した後、加熱せずに室温で放置するだけで乳化重合するため、乳化直後に梱包することができる。また、本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、非常に高粘度のオルガノポリシロキサンのエマルジョンであるので、このようなオルガノポリシロキサンエマルジョンを必要とする繊維処理剤,潤滑剤,離型剤,艶出し剤,塗料成分として非常に有用である。
本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンを繊維処理剤として使用する際には、スプレー付着,ロール付着,ハケ塗りまたは浸漬等の方法で繊維にオルガノポリシロキサンエマルジョンを付着させ、次いで、常温放置,熱風吹付,加熱処理などをすればよい。その付着量は、一般に、繊維に対してオルガノポリシロキサン分換算で0.01〜10.0重量%の範囲である。
【0011】
本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンを用いて処理する繊維としては、ガラス繊維,カ−ボン繊維用原糸,シリコーンカーバイド繊維のような無機繊維、ポリエステル,ポリアミド,ポリアクリロニトリル,ビニロン,ポリエチレン,ポリ塩化ビニル,ポリプロピレン,スパンデックスのような合成繊維、アセテートのような半合成繊維、羊毛,絹,麻,木綿,アンゴラ,モヘア,アスベストのような天然繊維、レーヨン,ベンベルグのような再生繊維などの有機繊維が例示される。これらの形状としては、例えば、ステープル,フィラメント,トウ,トップ,糸が挙げられ、形態としては、編物,織物,不織布が挙げられる。
【0012】
【実施例】
次に本発明を実施例により説明する。実施例中、部とあるのは重量部を意味し、粘度は25℃における値である。尚、得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度は下記の方法に従って測定した。
○粘度測定
オルガノポリシロキサンエマルジョン100部にイソプロピルアルコ−ル20部を加えてエマルジョンを破壊した後、表面のオルガノポリシロキサン層のみを移液して、110℃のオ−ブン中で揮発成分を除去した。このようにして抽出したオルガノポリシロキサンの粘度を回転粘度計で測定した。
【0013】
【実施例1】
平均組成式:
【化11】
で示される粘度1,180センチスト−クスのジオルガノポリシロキサン39.0部および式:
【化12】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物1.0部を均一に混合した。この混合物に、ポリオキシエチレン(6モル)ラウリルエ−テル4.0部および水54.9部を加えてコロイドミル型乳化機で乳化して、均一なオルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。このオルガノポリシロキサンエマルジョンに酢酸0.1部を加えて、そのpHを7に調整した。
このようにして得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度を測定しようとしたところ、このものの形態はガム状であり、その粘度を測定することは不可能であった。これより、鎖伸長効果が非常に顕著であることが判明した。またその臭いも特に認められなかった。さらにこのオルガノポリシロキサンエマルジョンは、25℃で7日間放置後もその外観は製造直後と変化がなく、また水の分離やオイルの浮上も認められず、非常に安定であった。
【0014】
【比較例1】
実施例1において、式:
【化13】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物を、式:
【化14】
で示されるアミノキシ基含有ジメチルポリシロキサンに代えた以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンはN,N−ジエチルヒドロキシルアミン臭が著しかった。
【0015】
【比較例2】
実施例1において、式:
【化15】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物を配合しない以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度は1,170センチストークスであり、鎖伸長効果は全く認められなかった。
【0016】
【実施例2】
粘度2,500センチスト−クスの分子鎖両末端水酸基封鎖ジメチルポリシロキサン39.2部および式:
【化16】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物0.8部を均一に混合した。この混合物に、ポリオキシエチレン(6モル)ラウリルエ−テル4.0部、
式:C9H19O(C2H4O)3.5SO3Naで示されるアニオン系界面活性剤0.4部および水55.6部を加えてコロイドミル型乳化機で乳化して、均一なジメチルポリシロキサンエマルジョンを調製した。
得られたジメチルポリシロキサンエマルジョン中のジメチルポリシロキサンの粘度は25,500センチストークスであり、これより鎖伸長効果が顕著であることが判明した。またその臭いも無かった。さらにこのジメチルポリシロキサンエマルジョンは、25℃で1カ月間放置後もその外観は製造直後と変化がなく、また水の分離やオイルの浮上も認められず、非常に安定であった。
【0017】
【比較例3】
実施例2において、式:
【化17】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物を配合しない以外は実施例2と同様にして、ジメチルポリシロキサンエマルジョンを調製した。得られたジメチルポリシロキサンエマルジョン中のジメチルポリシロキサンの粘度は2,500センチストークスであり、鎖伸長効果は全く認められなかった。
【0018】
【実施例3】
平均組成式:
【化18】
で示される粘度980センチスト−クスのジオルガノポリシロキサン15.0部および式:
【化19】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物0.4部を均一に混合した。この混合物に、ポリオキシエチレン(5モル)ラウリルエ−テル3.0部およびポリオキシエチレン(10モル)ラウリルエーテル2.0部を加え、これらをプロペラ式攪拌機で攪拌しながら、水73.0部、式[C 16 H 33 N(CH 3 ) 3 ] + ・Cl - で示されるカチオン系界面活性剤0.4部および酢酸0.2部を徐々に加えて乳化して、透明なオルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。
このようにして得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度を測定しようとしたところ、このものの形態はガム状であり、その粘度を測定することは不可能であった。これより、鎖伸長効果が非常に顕著であることが判明した。またその臭いも特に認められなかった。さらにこのオルガノポリシロキサンエマルジョンは、25℃で10日間放置後もその外観は製造直後と変化がなく、また水の分離やオイルの浮上も認められず、非常に安定であった。
【0019】
【比較例4】
実施例3において、式:
【化20】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物を配合しない以外は実施例3と同様にして、オルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度は985センチストークスであり、鎖伸長効果は全く認められなかった。
【0020】
【実施例4】
実施例1で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョン50部を水道水で40倍に希釈した。この希釈したエマルジョン中に、ポリアクリルニトリルステ−プルファイバ−50%、綿50%の混紡糸使いのメリヤス肌着地(40センチメートル四方)を浸漬し、10秒後に引き上げた。引き上げたメリヤス地を、マングルロ−ルを用いて絞り率を50重量%(オルガノポリシロキサンの付着量は0.5重量%である。)にして絞り、次いで室温で吊して乾燥させた。このようにして本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンで処理したメリヤス地の乾燥後の残留臭気を測定するとともに、JIS L−1018メリヤス生地試験方法に準じて縦方向の防シワ度、伸長回復率および圧縮弾性率を測定した。その結果を表1に示した。また、このメリヤス地の風合いを指触によって測定したところ、非常に柔軟であり、フィット性および伸長回復性は共に良好であった。これらの結果より、実施例1で得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンのメリヤス地用処理剤としての総合評価を表1に併記した。
【0021】
【比較例5】
実施例4において、実施例1で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョンを、比較例1で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョンに変えた以外は実施例4と同様にして、メリヤス地を処理した。処理したメリヤス地の縦方向の防シワ度、伸長回復率および圧縮弾性率を、JIS L−1018メリヤス生地試験方法に準じて測定した。その結果を表1に示した。また、メリヤス地の乾燥後の残留臭気を測定したところ、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン臭が残留していた。これらの結果より、比較例1で得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンのメリヤス地用処理剤としての総合評価を表1に併記した。
【0022】
【比較例6】
実施例4において、実施例1で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョンを、比較例2で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョンに変えた以外は実施例4と同様にして、メリヤス地を処理した。処理したメリヤス地の乾燥後の残留臭気を測定するとともに、JIS L−1018メリヤス生地試験方法に準じて縦方向の防シワ度、伸長回復率および圧縮弾性率を測定した。その結果を表1に示した。また、このメリヤス地の風合いを指触によって測定したところ、がさつき感があった。これらの結果より、比較例2で得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンのメリヤス地用処理剤としての総合評価を表1に併記した。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】
本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、(A)成分と(B)成分を混合し、次いで ( C ) 成分と水を加えて水中で乳化重合させてなるものであり、特に(B)成分のアルコキシ基含有有機けい素化合物を含有するので、ヒドロキシルアミン誘導体臭のような不快臭もなく、生産性および保存安定性に優れるという特徴を有する。このようなオルガノポリシロキサンエマルジョンは、特に繊維処理剤として有用であり、このエマルジョンによって処理した繊維は品質的に優れた繊維になる。
【産業上の利用分野】
本発明は、オルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維に関するものである。詳しくは、特に、繊維処理剤として有用なオルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
乳化前のオルガノポリシロキサンの粘度よりも高粘度のオルガノポリシロキサンのエマルジョンとなる乳化重合型のオルガノポリシロキサンエマルジョンとしては、従来、オルガノポリシロキサンを強酸あるいは強アルカリ触媒の存在下に、アニオン系、カチオン系もしくは非イオン系乳化剤を用いて乳化重合させてなるオルガノポリシロキサンエマルジョン(特公昭34−2041号公報参照)や、オルガノポリシロキサンをベンゼンスルホン酸もしくはアルキルベンゼンスルホン酸により水中に乳化させ加熱下で乳化重合させてなるアニオン系オルガノポリシロキサンエマルジョン(特公昭41−13995号公報参照)などが知られている。
しかしながら、これらの乳化重合型のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、重合触媒を添加した後一定温度で5〜10時間乳化重合させることが必要であった。そのため、パッケ−ジングまでに時間がかかり、生産性が低いという欠点があった。本発明者らは、先に、分子鎖両末端水酸基封鎖ジオルガノポリシロキサンをアミノキシ基含有有機けい素化合物により鎖伸長させてなる乳化重合型のオルガノポリシロキサンエマルジョンを提案した(特開昭63−245466号公報および特開昭63−265924号公報参照)。しかし、このオルガノポリシロキサンエマルジョンは、例えばこれを繊維処理剤として使用した場合に、鎖伸長反応と同時に副生するヒドロキシルアミン誘導体の特異な不快臭によって作業環境が悪化するという問題点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記した欠点を解消するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
即ち、本発明の目的は、生産性および保存安定性に優れ、かつ、ヒドロキシルアミン誘導体臭のような不快臭の無い乳化重合型のオルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維を提供することにある。また、本発明のもう一つの目的は、各種繊維に優れた風合いを付与し得る繊維処理剤として有用なオルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
(A)一般式:R2O(R1 2SiO)mR2(式中、R1は同種もしくは異種の1価有機基であり、R2は水素原子またはアルキル基であり、mは10以上の整数である。)で示され、25℃における粘度が30〜100,000センチストークスであるジオルガノポリシロキサン100重量部と、
(B)一般式:
【化2】
(式中、R3は同種もしくは異種の炭素原子数1〜8の1価炭化水素基であり、R4は炭素原子数1〜8の1価炭化水素基であり、R5はアルキル基である。)で示されるアルコキシ基含有有機けい素化合物0.1〜20重量部を混合し、次いで ( C ) 界面活性剤1〜60重量部と水を加えて、 ( A ) 成分と ( B ) 成分を水中で乳化重合させてなるオルガノポリシロキサンエマルジョンおよび該エマルジョンにより処理してなる繊維に関する。
【0005】
これを説明すると、(A)成分のジオルガノポリシロキサンは、本発明の主成分となるものであり、一般式:R2O(R1 2SiO)mR2で示される。式中、R1は同種もしくは異種の1価有機基であり、これには、メチル基,エチル基,プロピル基,ブチル基のようなアルキル基;ビニル基,アリル基,プロペニル基などのアルケニル基;フェニル基,トリル基などのアリ−ル基;2−フェニルエチル基,2−フェニルプロピル基のようなアラルキル基;3,3,3−トリフルオロプロピル基のようなハロゲン置換アルキル基;3−アミノプロピル基のようなアミノ基置換アルキル基;3−(N−エチルアミノ)プロピル基,3−(N−ブチルアミノ)プロピル基,4−(N−シクロヘキシルアミノ)ブチル基,4−(N−フェニルアミノ)ブチル基,N−アミノエチルアミノプロピル基,2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル基のようなアルキルアミノ基置換アルキル基;3−グリシドキシプロピル基;3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル基のようなエポキシ基含有アルキル基;3−メルカプトプロピル基のようなメルカプト基置換アルキル基;3−メタクリロキシプロピル基などのアシルオキシ基置換アルキル基が例示される。ここで、R1の50モル%以上がメチル基であることが好ましい。R2は水素原子またはアルキル基であり、アルキル基としては、メチル基,エチル基,プロピル基が例示される。mは10以上の整数であり、本成分の25℃における粘度が30〜100,000センチストークスとなるような数であればよいが、好ましくは50以上であり、さらに好ましくは100〜3,000である。これは、mが10より小さいと本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度のばらつきが大きくなるためである。このような本成分としては、例えば、分子鎖両末端水酸基封鎖ジメチルポリシロキサン,分子鎖両末端水酸基封鎖ジメチルシロキサン・メチル(N−アミノエチルアミノプロピル)シロキサンコポリマー,分子鎖両末端水酸基封鎖ジメチルシロキサン・メチル(3−アミノプロピル)シロキサンコポリマー,分子鎖両末端メトキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン,分子鎖両末端メトキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチル(N−アミノエチルアミノプロピル)シロキサンコポリマー,分子鎖両末端メトキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチル(3−アミノプロピル)シロキサンコポリマーが挙げられる。
【0006】
(B)成分のアルコキシ基含有有機けい素化合物は鎖伸長剤であり、(A)成分のジオルガノポリシロキサンの分子鎖末端基と縮合反応して(A)成分を高分子量化する作用をする。本成分は、一般式:
【化3】
で示される。式中、R3は同種もしくは異種の炭素原子数1〜8の1価炭化水素基であり、これにはメチル基,エチル基,プロピル基,ブチル基のようなアルキル基;ビニル基,アリル基,プロペニル基のようなアルケニル基;フェニル基,トリル基のようなアリ−ル基;2−フェニルエチル基,2−フェニルプロピル基のようなアラルキル基が例示される。これらの中でも、3個のR3の内、1個がビニル基であり、残りの2個がメチル基またはエチル基であることが好ましい。R4も炭素原子数1〜8の1価炭化水素基であり、R3で例示した基が挙げられるが、それらの中でもビニル基が好ましい。これは、R4がビニル基であると、本成分中のアルコキシ基の、(A)成分中のシラノール基またはアルコキシ基に対する縮合反応性が高くなるためである。R5はアルキル基であり、縮合反応の反応速度の点から、メチル基,エチル基,プロピル基が好ましい。本成分の具体例としては、下式で示されるアルコキシ基含有有機けい素化合物が挙げられる。
【化4】
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】
このようなアルコキシ基含有有機けい素化合物は、例えば、次の方法で製造することができる。4つ口フラスコに、式:CH2=CHSi(OC2H5)3で示されるビニルトリエトキシシラン,式:
【化9】
で示されるSyn−ジビニルテトラメチルジシロキサンおよび弱酸性触媒を投入し、これらを80〜100℃の温度で反応させる。反応後、精密分留装置を用いて、目的の式:
【化10】
で示されるアルコキシ基含有有機けい素化合物を分留することにより、得ることができる。本成分の配合量は、(A)成分100重量部に対して0.1〜20重量部の範囲であり、好ましくは0.1〜10重量部の範囲である。
【0007】
(C)成分の界面活性剤は、(A)成分と(B)成分を乳化するのに必要な成分であり、これには非イオン系界面活性剤,アニオン系界面活性剤,カチオン系界面活性剤または両性界面活性剤が挙げられる。
非イオン系界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエ−テル,ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエ−テル,ポリオキシアルキレンアルキルエステル,ポリオキシアルキレンソルビタンアルキルエステル,ポリエチレングライコ−ル,ポリプロピレングライコ−ル,ジエチレングライコ−ルなどが例示される。
アニオン系界面活性剤としては、ヘキシルベンゼンスルホン酸,オクチルベンゼンスルホン酸,デシルベンゼンスルホン酸,ドデシルベンゼンスルホン酸,セチルベンゼンスルホン酸,ミリスチルベンゼンスルホン酸のようなアルキルベンゼンスルホン酸およびこれらの塩;
式:CH3(CH2)6CH2O(C2H4O)2SO3H,
式:CH3(CH2)7CH2O(C2H4O)3.5SO3H,
式:CH3(CH2)8CH2O(C2H4O)8SO3H,
式:CH3(CH2)19CH2O(C2H4O)4SO3H,
式:CH3(CH2)10CH2O(C2H4O)6SO3H,
で示されるようなポリオキシエチレンアルキルエ−テルの硫酸エステル、アルキルナフチルスルホン酸等のナトリウム塩,カリウム塩またはアミン塩が例示される。
カチオン系界面活性剤としては、オクチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド,ドデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド,ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド,オクチルジメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド,デシルジメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド,ジドデシルジメチルアンモニウムヒドロキシド,ジオクタデシルジメチルアンモニウムヒドロキシド,牛脂トリメチルアンモニウムヒドロキシド,ヤシ油トリメチルアンモニウムヒドロキシドのような第4級アンモニウムヒドロキシドおよびこれらの塩が例示される。
両性界面活性剤としては、アミノ酸型界面活性剤、ベタイン酸型界面活性剤が例示される。
これらの中でも、非イオン系界面活性剤2〜3種の組合せ、非イオン系界面活性剤とアニオン系界面活性剤との組合せ、非イオン系界面活性剤とカチオン系界面活性剤との組合せが好ましい。本成分の配合量は、(A)成分100重量部に対して1〜60重量部の範囲であり、好ましくは2〜50重量部の範囲である。
【0008】
本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、上記のような(A)成分と(B)成分を混合し、次いで ( C ) 成分と水を加えて水中で乳化重合させることによって製造される。このとき、水の量は、通常、(A)成分と(B)成分の合計量の濃度が5〜60重量%の範囲となるような量であるが、10〜50重量%の範囲となるような量であることが好ましい。乳化重合するには、例えば、(A)成分および(B)成分を均一に混合し、さらに(C)成分と少量の水を加えて均一に混合する。次いで、コロイドミル,ラインミル,ホモミキサ−等の乳化機により乳化する。必要であれば、さらに水を加えて均一に乳化分散すればよい。また、乳化後のエマルジョンをホモゲナイザ−などの乳化機によりさらに安定化させてもよい。このようにして得られたエマルジョンは、室温で放置するかもしくは攪拌することにより、(A)成分が(B)成分により鎖伸長して、(A)成分より高粘度のオイル状オルガノポリシロキサンまたはガム状オルガノポリシロキサンのエマルジョンとなる。本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンを製造する際には特に加熱を必要としないが、加熱して重合時間を短縮させてもよい。通常、5℃程度の低温では12時間、70℃程度の高温では30分以上放置するかもしくは攪拌することが好ましい。
【0009】
このようにして得られた本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンに、必要に応じて、オルガノポリシロキサンエマルジョンの添加剤として従来公知とされる各種添加剤を添加配合することは、本発明の目的を損なわない限り差し支えない。このような添加剤としては、オルガノアルコキシシラン、鉄,鉛,アンチモン,カドミニウム,錫,チタン,カルシウム,ビスマス,ジルコニウム等の金属と有機カルボン酸との塩、トリエタノ−ルアミン,トリエチレンジアミン,ジメチルフェニルアミン等の有機アミン化合物縮合触媒、防腐剤、着色剤が例示される。
【0010】
以上のような本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、( A ) 成分と ( B ) 成分を混合し、次いで ( C ) 成分と水を加えて混合した後、加熱せずに室温で放置するだけで乳化重合するため、乳化直後に梱包することができる。また、本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、非常に高粘度のオルガノポリシロキサンのエマルジョンであるので、このようなオルガノポリシロキサンエマルジョンを必要とする繊維処理剤,潤滑剤,離型剤,艶出し剤,塗料成分として非常に有用である。
本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンを繊維処理剤として使用する際には、スプレー付着,ロール付着,ハケ塗りまたは浸漬等の方法で繊維にオルガノポリシロキサンエマルジョンを付着させ、次いで、常温放置,熱風吹付,加熱処理などをすればよい。その付着量は、一般に、繊維に対してオルガノポリシロキサン分換算で0.01〜10.0重量%の範囲である。
【0011】
本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンを用いて処理する繊維としては、ガラス繊維,カ−ボン繊維用原糸,シリコーンカーバイド繊維のような無機繊維、ポリエステル,ポリアミド,ポリアクリロニトリル,ビニロン,ポリエチレン,ポリ塩化ビニル,ポリプロピレン,スパンデックスのような合成繊維、アセテートのような半合成繊維、羊毛,絹,麻,木綿,アンゴラ,モヘア,アスベストのような天然繊維、レーヨン,ベンベルグのような再生繊維などの有機繊維が例示される。これらの形状としては、例えば、ステープル,フィラメント,トウ,トップ,糸が挙げられ、形態としては、編物,織物,不織布が挙げられる。
【0012】
【実施例】
次に本発明を実施例により説明する。実施例中、部とあるのは重量部を意味し、粘度は25℃における値である。尚、得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度は下記の方法に従って測定した。
○粘度測定
オルガノポリシロキサンエマルジョン100部にイソプロピルアルコ−ル20部を加えてエマルジョンを破壊した後、表面のオルガノポリシロキサン層のみを移液して、110℃のオ−ブン中で揮発成分を除去した。このようにして抽出したオルガノポリシロキサンの粘度を回転粘度計で測定した。
【0013】
【実施例1】
平均組成式:
【化11】
で示される粘度1,180センチスト−クスのジオルガノポリシロキサン39.0部および式:
【化12】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物1.0部を均一に混合した。この混合物に、ポリオキシエチレン(6モル)ラウリルエ−テル4.0部および水54.9部を加えてコロイドミル型乳化機で乳化して、均一なオルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。このオルガノポリシロキサンエマルジョンに酢酸0.1部を加えて、そのpHを7に調整した。
このようにして得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度を測定しようとしたところ、このものの形態はガム状であり、その粘度を測定することは不可能であった。これより、鎖伸長効果が非常に顕著であることが判明した。またその臭いも特に認められなかった。さらにこのオルガノポリシロキサンエマルジョンは、25℃で7日間放置後もその外観は製造直後と変化がなく、また水の分離やオイルの浮上も認められず、非常に安定であった。
【0014】
【比較例1】
実施例1において、式:
【化13】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物を、式:
【化14】
で示されるアミノキシ基含有ジメチルポリシロキサンに代えた以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンはN,N−ジエチルヒドロキシルアミン臭が著しかった。
【0015】
【比較例2】
実施例1において、式:
【化15】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物を配合しない以外は実施例1と同様にして、オルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度は1,170センチストークスであり、鎖伸長効果は全く認められなかった。
【0016】
【実施例2】
粘度2,500センチスト−クスの分子鎖両末端水酸基封鎖ジメチルポリシロキサン39.2部および式:
【化16】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物0.8部を均一に混合した。この混合物に、ポリオキシエチレン(6モル)ラウリルエ−テル4.0部、
式:C9H19O(C2H4O)3.5SO3Naで示されるアニオン系界面活性剤0.4部および水55.6部を加えてコロイドミル型乳化機で乳化して、均一なジメチルポリシロキサンエマルジョンを調製した。
得られたジメチルポリシロキサンエマルジョン中のジメチルポリシロキサンの粘度は25,500センチストークスであり、これより鎖伸長効果が顕著であることが判明した。またその臭いも無かった。さらにこのジメチルポリシロキサンエマルジョンは、25℃で1カ月間放置後もその外観は製造直後と変化がなく、また水の分離やオイルの浮上も認められず、非常に安定であった。
【0017】
【比較例3】
実施例2において、式:
【化17】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物を配合しない以外は実施例2と同様にして、ジメチルポリシロキサンエマルジョンを調製した。得られたジメチルポリシロキサンエマルジョン中のジメチルポリシロキサンの粘度は2,500センチストークスであり、鎖伸長効果は全く認められなかった。
【0018】
【実施例3】
平均組成式:
【化18】
で示される粘度980センチスト−クスのジオルガノポリシロキサン15.0部および式:
【化19】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物0.4部を均一に混合した。この混合物に、ポリオキシエチレン(5モル)ラウリルエ−テル3.0部およびポリオキシエチレン(10モル)ラウリルエーテル2.0部を加え、これらをプロペラ式攪拌機で攪拌しながら、水73.0部、式[C 16 H 33 N(CH 3 ) 3 ] + ・Cl - で示されるカチオン系界面活性剤0.4部および酢酸0.2部を徐々に加えて乳化して、透明なオルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。
このようにして得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度を測定しようとしたところ、このものの形態はガム状であり、その粘度を測定することは不可能であった。これより、鎖伸長効果が非常に顕著であることが判明した。またその臭いも特に認められなかった。さらにこのオルガノポリシロキサンエマルジョンは、25℃で10日間放置後もその外観は製造直後と変化がなく、また水の分離やオイルの浮上も認められず、非常に安定であった。
【0019】
【比較例4】
実施例3において、式:
【化20】
で示されるメトキシ基含有有機けい素化合物を配合しない以外は実施例3と同様にして、オルガノポリシロキサンエマルジョンを調製した。得られたオルガノポリシロキサンエマルジョン中のオルガノポリシロキサンの粘度は985センチストークスであり、鎖伸長効果は全く認められなかった。
【0020】
【実施例4】
実施例1で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョン50部を水道水で40倍に希釈した。この希釈したエマルジョン中に、ポリアクリルニトリルステ−プルファイバ−50%、綿50%の混紡糸使いのメリヤス肌着地(40センチメートル四方)を浸漬し、10秒後に引き上げた。引き上げたメリヤス地を、マングルロ−ルを用いて絞り率を50重量%(オルガノポリシロキサンの付着量は0.5重量%である。)にして絞り、次いで室温で吊して乾燥させた。このようにして本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンで処理したメリヤス地の乾燥後の残留臭気を測定するとともに、JIS L−1018メリヤス生地試験方法に準じて縦方向の防シワ度、伸長回復率および圧縮弾性率を測定した。その結果を表1に示した。また、このメリヤス地の風合いを指触によって測定したところ、非常に柔軟であり、フィット性および伸長回復性は共に良好であった。これらの結果より、実施例1で得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンのメリヤス地用処理剤としての総合評価を表1に併記した。
【0021】
【比較例5】
実施例4において、実施例1で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョンを、比較例1で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョンに変えた以外は実施例4と同様にして、メリヤス地を処理した。処理したメリヤス地の縦方向の防シワ度、伸長回復率および圧縮弾性率を、JIS L−1018メリヤス生地試験方法に準じて測定した。その結果を表1に示した。また、メリヤス地の乾燥後の残留臭気を測定したところ、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン臭が残留していた。これらの結果より、比較例1で得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンのメリヤス地用処理剤としての総合評価を表1に併記した。
【0022】
【比較例6】
実施例4において、実施例1で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョンを、比較例2で調製したオルガノポリシロキサンエマルジョンに変えた以外は実施例4と同様にして、メリヤス地を処理した。処理したメリヤス地の乾燥後の残留臭気を測定するとともに、JIS L−1018メリヤス生地試験方法に準じて縦方向の防シワ度、伸長回復率および圧縮弾性率を測定した。その結果を表1に示した。また、このメリヤス地の風合いを指触によって測定したところ、がさつき感があった。これらの結果より、比較例2で得られたオルガノポリシロキサンエマルジョンのメリヤス地用処理剤としての総合評価を表1に併記した。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】
本発明のオルガノポリシロキサンエマルジョンは、(A)成分と(B)成分を混合し、次いで ( C ) 成分と水を加えて水中で乳化重合させてなるものであり、特に(B)成分のアルコキシ基含有有機けい素化合物を含有するので、ヒドロキシルアミン誘導体臭のような不快臭もなく、生産性および保存安定性に優れるという特徴を有する。このようなオルガノポリシロキサンエマルジョンは、特に繊維処理剤として有用であり、このエマルジョンによって処理した繊維は品質的に優れた繊維になる。
Claims (4)
- (A)一般式:R2O(R1 2SiO)mR2(式中、R1は同種もしくは異種の1価有機基であり、R2は水素原子またはアルキル基であり、mは10以上の整数である。)で示され、25℃における粘度が30〜100,000センチストークスであるジオルガノポリシロキサン100重量部と、
(B)一般式:
- (B)成分中のR4がビニル基である、請求項1記載のオルガノポリシロキサンエマルジョン。
- 繊維処理剤である、請求項1または請求項2記載のオルガノポリシロキサンエマルジョン。
- 請求項1、請求項2または請求項3記載のオルガノポリシロキサンエマルジョンにより処理してなる繊維。
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