JP4554203B2 - 疎水性および親水性構成成分を有するポリマーを含んでなる表面保護において使用するための水性組成物 - Google Patents

疎水性および親水性構成成分を有するポリマーを含んでなる表面保護において使用するための水性組成物 Download PDF

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Description

本発明は、架橋を本質的に含まないフィルムを形成することができる水性ポリマー組成物を含有する、表面保護配合物に関する。特に、この配合物は疎水性を材料に付与し、金属、ガラス、セラミック、革、木材、構築用材料および布帛のような材料に撥水性を与え、ならびに布帛のサイジング、抗ピリングおよび色保護特性を布帛および繊維材料に与える。この環境的に優しい配合物は、それらの用途において現在用いられているシリコーンおよびポリエチレンをベースとする塗料の代わりに使用することができる。
ポリマー塗料は、多数の用途において耐久性および耐水性を付与するために使用されている。ポリマー塗料、例えば、ラッカーは非水性溶媒中のポリマーの透明溶液から製造することができる。しかしながら、環境上の理由で、水性ポリマー溶液または乳濁液は有機溶媒をベースとするものよりも好ましい。現在、この目的に、シリコーンおよびポリエチレン乳濁液を含有する耐水性塗料が使用されている。
米国特許第5,770,548号明細書（特許文献1）には、ケイ酸塩および疎水性アクリルポリマーを含有する硬質表面用クリーナーが開示されている。
米国特許第4,923,514号明細書（特許文献2）、米国特許第4,960,463号明細書（特許文献3）および米国特許第6,040,409号明細書（特許文献4）には、ワックス代替物として有用な水性床磨き組成物が開示されている。これらの組成物は、アルカリ溶液でストリッピングまたは溶解することができる、高い酸レベルを有するポリマーを含有する。また、これらのポリマーはC16-40モノマーを必要とする。
米国特許出願第09／690387号明細書には、少なくとも1種の親水性塩基中和性モノマーと少なくとも1種の疎水性エチレン系不飽和モノマーとを有するポリマーを含有する水性ポリマー組成物が記載されており、ここで前記ポリマー組成物は透明であり、前記ポリマー組成物から形成されたフィルムはいったん形成されると水に不溶性であり、そして前記フィルムは本質的に架橋を含有しない。塗料または繊維材料用配合物において前記コポリマーを使用する組成物は開示されていない。
米国特許第5,770,548号明細書 米国特許第4,923,514号明細書 米国特許第4,960,463号明細書 米国特許第6,040,409号明細書
驚くべきことには、架橋が存在しないフィルムを形成する水性ポリマー組成物を使用して形成された配合物は、前記配合物で被覆された支持体に多数の有用な性質を提供することが発見された。水性ポリマーからフィルムを容易にかつ急速に形成し、次いで耐水性である前記フィルムを得る能力は、木材、金属、ガラス、セラミック、革、カーペット、プラスチック、椅子張り、皮膚、毛、紙、不織物および布帛を包含する、種々の支持体に耐水性、耐摩耗性および耐候性を与える、経済的にかつ環境に優しい手段を提供する。現在の技術を超えた本発明の利点は、架橋反応を促進するために外部のエネルギーを必要としないことである。
本発明は、コポリマーと水を含んでなる水性ポリマー組成物を含んでなる組成物に関し、前記コポリマーは少なくとも1種の親水性モノマーと少なくとも1種の疎水性エチレン系不飽和モノマーとを含んでなり、前記ポリマー組成物から形成されたフィルムは本質的に架橋を含有しない。
本発明は、また、下記構成成分を含んでなる水性ポリマー組成物を含んでなる配合物に関する：
a) コポリマー、ここで前記コポリマーは少なくとも1種の親水性モノマーと少なくとも1種の疎水性エチレン系不飽和モノマーとを含んでなり、ここで前記ポリマー組成物は溶液または分散液であり、そして前記ポリマー組成物から形成されたフィルムは本質的に架橋を含有しない；
b) 水、および
c) 充填剤、抗菌剤および抗微生物剤、顔料、香料、界面活性剤、ビルダー、コビルダー、酸化防止剤、酵素、増白剤、分散剤、消泡剤、防腐剤、水軟化剤、日焼け止め剤およびそれらの混合物から成る群から選択される成分。
本発明は、また、少なくとも1種の親水性モノマーと少なくとも1種の疎水性エチレン系不飽和モノマーとを含んでなるコポリマーを含んでなる水性ポリマー組成物から形成されたフィルムを少なくとも1つの表面上に有する支持体を含んでなる被覆された支持体に関し、ここで前記ポリマー組成物から形成されたフィルムは本質的に架橋を含有しない。
本発明のそれ以上の態様は、本発明の塗料配合物を適用することを含んでなる、防水性、耐摩耗性、耐候性および耐久性を支持体に付与する方法である。
用語「表面」および「表面保護」は、本明細書において使用するとき、環境条件に暴露され、そして環境中の水または湿分と接触することができる支持体のすべての部分を広く包含することを意味する。これは、多孔性の支持体の領域を包含し、環境からの水または湿分が暴露により、その中に浸透し得る。
用語「塗料」は、本明細書において使用するとき、上に定義したように、支持体上に形成されたポリマーの連続フィルムを意味する。
本発明は、コポリマーと水とを含んでなる水性ポリマー組成物を含有する配合物に関する。コポリマーは少なくとも1種の親水性モノマーと少なくとも1種の疎水性エチレン系不飽和モノマーとから合成される。ポリマーの製造において有用なモノマー、およびポリマーの製造方法の例は、米国特許出願第09／690387号明細書 (引用することによって本明細書の一部とされる) に記載されている。
親水性モノマーは、カチオン (または酸中和性)、アニオン (または塩基中和性)、または両性イオンであるか、あるいはそれらの組み合わせであることができる。アニオンおよびカチオンの両方のモノマーは同一ポリマー中に存在することができる。
好ましくは、親水性モノマーは塩基中和性モノマーであり、そして1種以上のカルボン酸、ジカルボン酸、スルホン酸およびホスホン酸またはそれらの混合物から選択される。本発明において有用な前記モノマーの例は下記のものを包含するが、これらに限定されない：アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、エタクリル酸、α−クロロ−アクリル酸、α−シアノアクリル酸、β−メチル−アクリル酸 (クロトン酸)、α−フェニルアクリル酸、ソルビン酸、α−クロロソルビン酸、アンゲリカ酸、桂皮酸、p−クロロ桂皮酸、β−スチリルアクリル酸 (1−カルボキシ−4−フェニルブタジエン−1,3)、イタコン酸、マレイン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、アコニチン酸、フマル酸、トリカルボキシエチレン、2−アクリロキシプロピオン酸、ビニルスルホン酸、リン酸、ビニルホスホン酸、メタアリルスルホン酸、スルホン化スチレンおよびアリルオキシベンゼンスルホン酸。好ましくは、親水性塩基中和性モノマーはアクリル酸またはメタクリル酸である。
他の好ましい親水性モノマーは、アミン含有モノマー、例えば、Ｎ,Ｎ−ジアルキルアミノアルキル (メト) アクリレート、Ｎ,Ｎ−ジアルキルアミノアルキルアクリレート、ジアルキルアミノアルキル (メト) アクリルアミドおよびＮ,Ｎ−ジアルキルアミノアルキルアクリルアミドから選択される酸中和性モノマーであり、ここでアルキル基は独立してＣ1-18である。芳香族アミン含有モノマー、例えば、ビニルピリジンを使用することもできる。さらに、モノマー、例えば、加水分解によりアミン成分を発生するモノマー、例えば、ビニルホルムアミド、ビニルアセトアミド等を使用することもできる。好ましくは、親水性酸中和性モノマーはＮ,Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートおよびＮ,Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドである。
使用することができるカチオンモノマーは、上記モノマーの第四級化誘導体ならびに塩化ジアリルジメチルアンモニウム、塩化メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム等である。
塩基中和性モノマーおよび酸中和性モノマーを同一ポリマーにおいて一緒に使用できる。
親水性モノマーは水性ポリマー組成物中に、ポリマーの質量に基づいて、5〜50質量％、好ましくは5〜25質量％で存在することが好ましい。
疎水性モノマーは、この分野において知られている任意のエチレン系不飽和モノマーまたはそれらの混合物であることができる。このようなモノマーの例は下記のものを包含するが、これらに限定されない：(メト) アクリレート、マレエート、(メト) アクリルアミド、ビニルエステル、イタコネート、スチレン系化合物、不飽和炭化水素およびアクリロニトリル、窒素官能性モノマー、ビニルエステル、アルコール官能性モノマー、不飽和炭化水素および (メト) アクリレート。好ましい疎水性モノマーはビニルモノマーおよびアクリレートモノマー、例えば、メチルメタクリレート、ブチルアクリレートである。
コポリマーの製造方法は、米国特許出願第09／690387号明細書 (引用することによって本明細書の一部とされる) に記載されている。これらの方法は、少なくとも1種の親水性モノマーと少なくとも1種の疎水性エチレン系不飽和モノマーとを非水性溶媒中で重合させ、前記非水性ポリマー溶液から水性ポリマー分散液を形成し、そして水性塩基または酸を添加することを包含する。好ましくは、塩基または酸は揮発性塩基または酸である。非水性ポリマー溶液からの水性ポリマー分散液の調製の前、後または間に、塩基または酸を添加することができる。
この種類の方法から製造されるポリマーは一般にランダムポリマーである。しかしながら、他のポリマー構造、例えば、ブロック、スター等を使用することもできる。これらの種々のタイプのポリマー構造体を合成するために使用される特別の技術は、この分野においてよく知られている。
非水性溶媒中のモノマーの重合は、この分野において知られている任意の手段により実施することができる。溶媒は水と混和性であるべきである。好ましくは、溶媒は水と共沸混合物を形成することができる。本発明において有用な溶媒の例は下記のものを包含するが、これらに限定されない：アルコール、例えば、メタノール、エタノールおよびイソプロピルアルコール；グリコールエーテル；およびアセトン。溶媒が低沸点溶媒、例えば、アルコールまたはアセトンである場合、それを溶液からストリッピングすることができる。
非水性ポリマー溶液からの水性ポリマー分散液の形成は、いくつかの手段により実施することができる。第1の手段は、組成物中の水の質量が非水性溶媒の質量よりも大きくなるように、水または水性塩基または酸を添加することである。第2の手段は、水または水性塩基または酸を添加し、溶媒をストリッピングするか、あるいは溶媒を共沸蒸留することである。どの手段においても、水性ポリマー溶液を非水性ポリマー溶液から形成し、水および非水性溶媒の全質量に基づいて、少なくとも50％の水を含有する溶液を形成する。
最終水性ポリマー組成物は、ポリマー溶液を水溶液に変換し、そして塩基または酸を添加することによって形成される。これにより、固形分含量および残留溶媒レベルに依存して、透明または濁った組成物が得られる。固形分レベルが低く、残留溶媒レベルが高いほど、透明な溶液が得られる。
塩基を使用して親水性酸性モノマーを中和し、そして酸を使用して親水性塩基性モノマーを中和する。中和剤として使用する塩基および酸は、用途に依存して揮発性または不揮発性であることができる。揮発性および不揮発性中和剤の混合物を使用することもできる。
本発明において有用な揮発性塩基、または前記塩基の混合物は溶液から蒸留させることができる。このような塩基は下記のものを包含するが、これらに限定されない：アンモニア、モルホリン、低級アルキルアミン、低級アルカノールアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン、2−ジメチルアミノエタノール、Ｎ−メチルモルホリンおよびエチレンジアミン。好ましい塩基はアンモニアまたは水酸化アンモニウムおよびエタノールアミンを包含する。不揮発性塩基、例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ等を使用することができる。親水性モノマーが酸中和性モノマーである場合、酸、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸および他の鉱酸および有機酸を使用することができる。好ましい揮発性酸は酢酸であり、そして好ましい不揮発性酸は硫酸である。
塩基または酸は、ポリマー上の中和性基の20〜100％を中和するために有効量で使用する。好ましくは、塩基または酸はポリマー上の中和性基の50〜100％を中和するために有効量で存在する。
本発明の水性ポリマー組成物は、ラテックスまたは乳濁液ポリマー組成物と反対に、安定化界面活性剤を本質的に含有しない溶液または分散液である。水性ポリマー組成物を有することの利点は、取扱いが容易でありかつ種々の用途に対するポリマーの配合が容易であることである。これらの用途のいくつかは後述され、そして液状クリーニング溶液および金属および木材の保護配合物を包含する。
本発明によるポリマー組成物から形成されたポリマーフィルムは、架橋を本質的に含有しない。架橋は、本明細書において使用するとき、化学的架橋を意味する。ポリマーフィルムは、水中に不溶性であるが、ポリマーが本来製造された溶媒中に溶解するので、架橋の不存在は確認される。もとの溶媒へのフィルムの溶解は、還流する溶媒中で2時間以内にフィルムの少なくとも80％が溶解することを意味する。
フィルムの溶解性／不溶性は、ポリマー中の親水性／疎水性モノマーの比、中和度および使用する揮発性／不揮発性中和剤により調節可能である。フィルムの溶解性／不溶性の好ましさは最終用途に依存する。屋外用途における金属および木材の保護の場合において、完全に不溶性のフィルムが好ましい。しかしながら、シャワースプレー型の用途において、フィルムは犠牲層として作用し、数回のすすぎで除去され、汚れを含まないもとの表面を保持することが好都合である。これは、ポリマーフィルムの完全な不溶性を必要とせず、完全な不溶性が実際に性能に対して有害であることがある、用途の1例である。
また、フィルムの厚さは最終用途に依存する。屋外用途における金属および木材の保護の場合において、フィルムが厚くなるほど (ミリメートルの厚さ)、その性質はすぐれる。しかしながら、ある場合、例えば、洗浄剤の用途において、フィルムが形成する場合、それが微視的レベル (ナノメートルの厚さ) であるように、水性洗浄浴中で少量 (ppmのレベル) でポリマーは使用される。それにもかかわらず、実施例において例示されるきわめてすぐれた色保護および抗ピリング性により証明されるように、ポリマーはなお有効である。
本発明のポリマー組成物は、表面保護を提供する多数のタイプの配合物における成分として使用できる。ポリマー組成物は、この適用分野において知られている任意の方法で配合物に添加できる。水性ポリマー組成物を含む配合物は、配合物の質量に基づいて、0.00001〜50質量％、好ましくは0.01〜40質量％の水性ポリマー組成物、最も好ましくは固形分／固形分基準で0.1〜20質量％のポリマー組成物を含有する。また、組成物は、最終用途に依存して、典型的には配合物において見出されるアジュバントを含有することができる。このようなアジュバントは下記のものを包含するが、これらに限定されない：充填剤、抗菌剤および抗微生物剤、顔料、香料、界面活性剤、ビルダー、コビルダー、酸化防止剤、酵素、増白剤、分散剤、消泡剤、防腐剤、水軟化剤、日焼け止め剤およびそれらの混合物。この技術の1つの利点は、取扱いが容易であり、かつ種々の支持体表面を保護するために使用する多数のタイプの配合物にポリマー組成物を配合することが容易であることである。
ポリマー組成物は、親水性酸または塩基中和性モノマーを包含する方法で合成することができる。このようなポリマーから支持体上に形成したフィルムは、それぞれ、アルカリ性クリーニング溶液または酸性クリーニング溶液を使用して除去することができる。これらのフィルムの除去容易さは、前述の因子、例えば、ポリマー中の親水性／疎水性モノマーの比、中和度および使用する揮発性／不揮発性中和剤の比に依存するであろう。
本発明の配合物を支持体に適用して、薄いフィルムを形成することができる。前記フィルムは、表面を保護する疎水性バリヤーを支持体上に提供する。配合物はこの分野において知られている任意の手段により支持体に適用することができる。このような手段は、スプレー、浸漬、はけ塗りまたは流延（flow-through）を包含するが、これらに限定されない。本発明の組成物を使用する処理から利益を得る支持体は下記のものを包含するが、これらに限定されない：木材、金属、ガラス、セラミック、革、コンクリート、布帛、繊維材料、プラスチック、ビニール、岩石、皮膚、毛、カーペット、紙、厚紙、椅子張り材料、不織物および環境に対して暴露される他の支持体。
ポリマー組成物を使用して作られた配合物は、ほとんど無限の範囲の用途を有する。これらの用途の例を例示の目的で下に列挙する。当業者は、本発明の配合物から得られる表面保護が有益である、多数の他の用途を認識するであろう。
ポリマー組成物は、種々の仕上材料、例えば、自動車、建築物の外側塗料、屋根タイルを保護する塗料として、そして環境に対する抵抗を必要とする種々の材料上の塗料として使用することができる。
典型的には、油性フィルムを金属部分に適用して、輸送の間の腐蝕を防止する。次いで、塗装前に、金属部分を溶媒で清浄して油性仕上げ塗料を除去する。本発明のポリマーは水溶液から供給し、次いで必要に応じて水溶液で除去できるので、環境的に優しくないプロセスを克服する。しかしながら、本発明のポリマーは除去する必要がなく、そして直接塗装して時間、金銭および環境を節約することができる。その上、ポリマーのガラス転移温度を調節することによって、フィルムを剛性または柔軟性であり、したがって種々の金属表面、例えば、ステンレス鋼、軟鋼、銅、黄銅、錫、アルミニウム、鋳鉄等に接着するように設計することができる。
本発明のポリマー組成物を使用して調製された配合物は、金属加工流体において有用である。ポリマーをこれらの配合物の中に混入して、金属を切断する間、新しく切断された表面に保護フィルムを形成することができる。
本発明の配合物は種々の塗料適用において非常に有用であるが、それらの有用性は慣用の塗料を超えて拡張される。これらは最終用途、例えば、抗ピリング剤および洗浄剤および布帛柔軟剤における色保護剤を包含する。繊維材料の仕上げの適用において、ポリマーを仕上げ工程においてカチオン柔軟剤と一緒に適用して、引き続く洗濯の間の磨耗および染料損失並びに使用の間の摩耗および引裂を最小にすることができる。また、ポリマー組成物はストーンウォッシュプロセス中のデニムのバックステイニング (backstaining) の防止において有用である。
ある用途において、例えば、自動車の洗浄において、自動車表面に保護コーティングを提供し、なお蓄積したほこりを除去する次の洗浄において溶解するように、ポリマー組成物を調節することができる。
本発明のポリマー組成物は、繊維材料の加工間に配合し、布帛仕上材料として布帛に適用することができる。こうして被覆された布帛は抗ピリング性を示すことが発見された。また、被覆組成物で処理された布帛は耐退色性であり、そして処理は数回の洗浄において持続することができる。
ポリマー組成物は分散剤として有用であり、多数の配合物、例えば、繊維材料の処理に使用される配合物において使用することができる。分散される物質は、染料、顔料、粘土、ほこり、しみおよび分散が困難である他の成分であることができる。
本発明のポリマー組成物は、洗浄剤および布帛柔軟剤配合物に添加することができる。次いで、これらのポリマーを洗浄および／またはすすぎサイクル間に洗濯プロセスの中に導入し、こうして処理される布帛に色保護およびピリング減少性を提供する。さらに、ポリマー組成物を使用して活性成分、例えば、香料および酵素を洗浄サイクル間に洗浄剤から送出し、次いでそれらがいっそう有効であるすすぎサイクル間に、これらの成分を放出することができる。それらを自動皿洗浄配合物において使用して、皮膜形成およびスポッティングを最小にし、すすぎ助剤をすすぎサイクルの中に送出すことができる。これらは、本発明のポリマー組成物が徐放性配合物において有用である例のほんのわずかである。
本発明の塩基中和性ポリマーは高いpHにおいて可溶性であり、そして低いpHにおいて不溶性である。酸中和性ポリマーは反対の溶解性挙動を示す。それゆえ、これらのポリマーは水性系中のpHがきっかけとなる徐放性剤として使用することができる。
ポリマー組成物が保護フィルムとして作用できる、硬質表面クリーニング配合物において表面を保護するために、ポリマー組成物を使用することができる。次いで、ポリマーをクリーニングプロセスの間に除去することができる。
また、本発明のポリマー組成物は、紙およびボードを被覆する用途において水バリヤーとして使用できる。
このポリマー組成物は、疎水性物質、例えば、粘土、香料等を水性系中に分散させるために使用可能である。ポリマー組成物は、採鋼物プロセスにおいて鉱石を分散させるために使用できる。
本発明の酸中和性ポリマーは、床仕上材料の保護に特に適する。典型的なポリマー仕上材料は、毒性である重金属で架橋される。これらの仕上材料は、他の危険な廃棄物を発生させる溶媒により除去しなくてはならない。本発明の酸中和性ポリマーを使用して、水性媒質から保護用床仕上塗を形成することができる。仕上塗は、通常の摩耗および引裂ならびに通常のアルカリ性クリーナーに対して抵抗性であろう。しかしながら、年1回、仕上塗を酸性クリーナー (過酷な溶媒を含まない) 除去し、次いで再適用することができる。
油田の適用において、水 (濃厚なブライン) を生成する造岩鉱石に、ポリマー組成物をポンプで送入することができる。次いで処理配合物のpHを変更し、ポリマーを溶液中から沈殿させることができる。次いで、ポリマー沈殿物は水によって運ばれた累層の孔をふさぐ。これは水の生成量を最小にし、そして油の生産量を最大にする。
また、本発明のポリマーはパーソナルケアの用途において使用できる。本発明の塩基中和性ポリマーが極めて適する特定の用途は、ＵＶ保護のための日焼け止め配合物である。本発明のポリマーは、皮膚上に耐水性フィルムを形成し、ＵＶ保護剤が洗浄除去されるのを防止する。しかしながら、ポリマーフィルムは、シャワーを浴びるとき、棒状石鹸中のアルカリ性クリーニング剤により除去可能である。
また、ポリマー組成物は腐蝕を最小にする水処理の用途において使用することができる。
本発明のポリマー組成物は、活性成分、例えば、肥料および種子を被覆するために農学的用途において使用することができる。被覆された活性成分を土壌に取り込み、活性成分をある期間にわたって放出させることができる。放出期間は土壌のpH範囲、ポリマー中の疎水性／親水性モノマーの比、中和剤の量および揮発性／不揮発性中和剤の比により調節することができる。
また、ポリマー組成物は噴霧適用において昆虫忌避剤および殺微生物剤／抗微生物剤の作用を延長するために使用できる。
また、ポリマー組成物、特にカチオンポリマー組成物は不織材料を保護するために使用できる。
下記の実施例を参照して本発明をさらに例示するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものと解釈すべきでない。
水性ポリマー組成物の合成
冷却器、温度計およびステンレス鋼製櫂形攪拌機を装備した2リットルの四口フラスコに、139.8 gのイソプロパノールを添加した。この溶液を攪拌し、窒素のおだやかな流れで15分間パージした。パージが終了した後、溶液を加熱還流させ、いったん定常還流が得られると、66.0 gのメチルメタクリレート、20.0 gのブチルアクリレートおよび14.0 gのアクリル酸をモノマーポンプを介して2.0時間かけて添加した。同時に8.0 gのイソプロパノールおよび2.0 gのバゾ (Vazo) 67を注射器ポンプを介して2.5時間かけて添加した。この反応を還流温度において維持し、開始剤のゆっくりした添加が終了した後、内容物の還流を15分間維持した。次いでフラスコにディーン−スタークトラップを装備し、ほぼ100.0 gのイソプロパノールをストリッピング除去した。次いで内容物を60 ℃に冷却し、140.0 gの脱イオン水と11.5 gの29.5％の水酸化アンモニウム溶液との溶液を十分に攪拌しながら添加した。ポリマーは容易に溶解し、内容物を加熱還流させ、残りのイソプロパノールを除去した。この溶液を30 ℃に冷却し、粘度を必要に応じて水で調節した。生ずるポリマー溶液はpH 7.1において24.5％の固形分であり、そして0.43Pa・s (430 cPs) の粘度であった。このポリマーは、いったん乾燥すると、苛性水および沸騰水中に不溶性であった。
カチオンポリマー
重合を実施例1と同一方法で実施したが、ただし85.0 gのメチルメタクリレートおよび15.0 gのジメチルアミノプロピルメタクリレートをモノマーとして使用した。ポリマーを酢酸で中和し、水中に分散させた。生ずるポリマー溶液はpH 6.0で、25.7％の固形分であった。このポリマーは、いったん乾燥すると、沸騰水中に不溶性であった。
両性イオンポリマー
重合を実施例1と同一方法で実施したが、ただし50.0 gのブチルアクリレート、30.0 gのメチルメタクリレート、10.0 gのアクリル酸および10.0 gのジメチルアミノプロピルメタアクリルアミドをモノマーとして使用した。ポリマーをアンモニアで中和し、水中に分散させた。生ずるポリマー溶液はpH 8.4で、17.6％の固形分であった。このポリマーは、いったん乾燥すると、沸騰水中に不溶性であった。
アニオンポリマー
重合を実施例1と同一方法で実施したが、ただし20.0 gのメチルメタクリレート、60.0 gのブチルアクリレートおよび20.0 gのメタクリル酸をモノマーとして使用した。中和剤は30 gの28％の水酸化アンモニウム溶液であった。生ずるポリマー溶液はpH 9.5で、22.5％の固形分であり、そして0.805Pa・s (805 cPs) の粘度であった。このポリマーは、いったん乾燥すると、苛性水および沸騰水中に不溶性であった。
重合を実施例4と同一方法で実施したが、ただし50.0 gのメチルメタクリレート、40.0 gのブチルアクリレートおよび10.0 gのアクリル酸をモノマーとして使用した。生ずるポリマー溶液はpH 10.2で、20.0％の固形分であり、そして3.250Pa・s (3250 cPs) の粘度であった。このポリマーは、いったん乾燥すると、苛性水および沸騰水中に不溶性であった。
カチオンポリマー
重合を実施例1と同一方法で実施したが、ただし70 gのメチルスチレンおよび30.0 gのジメチルアミノエチルメタクリレートをモノマーとして使用した。このポリマーを酢酸で中和し、水中に分散させた。
カチオンポリマー
重合を実施例1と同一方法で実施したが、ただし80.0 gのメチルスチレンおよび20.0 gのジメチルアミノエチルメタクリレートをモノマーとして使用した。このポリマーを酢酸で中和し、水中に分散させた。
カチオンポリマー
重合を実施例1と同一方法で実施したが、ただし40.0 gのブチルアクリレート、40 gのメチルメタクリレートおよび20 gの塩化メタアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム (MAPTAC) をモノマーとして使用した。
アニオンポリマーおよび不揮発性塩基
重合を実施例1と同一方法で実施したが、ただし90.0 gのメチルスチレンおよび10.0 gのアクリル酸をモノマーとして使用した。このポリマーを水酸化ナトリウムで中和し、水中に溶解した。
金属の保護
軟鋼クーポンをキシレンでクリーニングし、次いでアセトンで乾燥した。このクリーニング工程直後、実施例3および4のポリマー組成物の3％溶液をクーポン上に噴霧し、クーポンを一夜乾燥させた。次の日に、クーポンを室温において水道水浴の中に入れ、数時間ソーキングした。実施例4のポリマーで処理したクーポンは対照クーポンよりも腐蝕が非常に少なく、そして実施例3のポリマーで処理したクーポンは対照クーポンよりも腐蝕が少なかった。
椅子張り材料の保護
実施例2の1％溶液を重綿帆布 (しばしば使用される椅子張り用布帛) に適用し、これらのスワッチを一夜乾燥させた。次の日に、1滴の水を各スワッチ上に置き、スワッチが水滴を吸収するのに要した時間を記録した。実施例2のポリマーは水の吸収を6分32秒間防止した。未処理の重綿帆布上に配置した水滴は4秒で吸収される。
木材の保護
抗菌剤、M−1添加剤 (JOMAPS Company、ジョージア州アルファレッタ) を、パッケージに記載された使用量 (溶液に基づいて2.2％) で、実施例4のポリマー組成物およびトンプソン (THOMPSON) の透明な木材保護剤 (Clear Wood Protector) にも添加した。木材試料をこれらの試料で被覆し、ブランクの未処理試料とともに屋外暴露した。1週間後、これらの試料を水滴で処理した。トンプソン上の水は木材中に吸収された (図1)。実施例4処理試料上の水は玉状となり、木材に吸収されなかった (図2)。
洗浄剤への適用
普通サイズの洗濯機を使用する洗浄剤適用において、本発明のポリマーを色保護性および抗ピリング性について評価した。この試験において、1％のポリマーを含有する118 g／負荷のXTRA液状洗浄剤 (USA Detergent) を使用した。この試験において、チャッタヌーガ・シィティ (Chattanooga City) テネシー (Tennessee) のH2O (典型的には70 ppmの硬度) を使用し、10分の洗浄および3分のすすぎ、約33.9℃ (93 °F)の洗浄温度を採用した。3枚の黒色ニットスワッチおよび3枚の赤色ニットスワッチを1枚の枕カバーに取り付け、8枚の余分の枕カバーをバラストとして添加した。試験を5つの完全なサイクル (洗浄／乾燥) にわたって実施した。スワッチを視的に評価し (表1)、次いで分光光度計で評価した (表2)。
Figure 0004554203
Figure 0004554203
上記表中のデータが示すように、対照に比較して、本発明のポリマーはピリングを減少させ、そして色損失を最小にする (より低いデルタ値)。
粒状洗浄剤試験組成物の調製
本発明の1種以上のヒドロキシ化合物を含有する、典型的な強力粒状洗浄剤組成物を調製できる。これらの強力粒状洗浄剤組成物はすべて下記の基本的配合を有する：
表3
成分 質量％
C12直鎖状アルキルベンゼンスルホネート 9.31
C14-15アルキルエーテル(0.35 EO) サルフェート 12.74
ゼオライトビルダー 27.79
炭酸ナトリウム 27.31
PEG 4000 1.60
分散剤 2.26
C12-13アルコールエトキシレート (9 EO) 1.5
過ホウ酸ナトリウム 1.03
酵素 0.59
ポリマー4 3.0
香料、増白剤、泡抑制剤、他の少量成分、湿気、サルフェート 残部
100％
液状洗浄剤試験組成物の調製
本発明の1種以上のヒドロキシ化合物を含有する、典型的な強力液状洗浄剤組成物を調製できる。これらの液状洗浄剤組成物のすべては下記の基本的配合を有する：
表4
成分 質量％
C12-15アルキルエーテル (2.5) サルフェート 38
C12グルコースアミド 6.86
クエン酸 4.75
C12-14脂肪酸 2.00
酵素 1.02
MEA 1.0
プロパンジオール 0.36
ホウ砂 6.58
分散剤 1.48
トルエンスルホン酸ナトリウム 6.25
ポリマー2 1.0
色素、香料、増白剤、防腐剤、泡抑制剤、他の少量成分、水 残部
100％
粒状洗浄剤試験組成物の調製
本発明の1種以上のヒドロキシ化合物を含有する、典型的な粒状洗浄剤組成物を調製できる。これらの粒状洗浄剤組成物のすべては下記の基本的配合を有する：
表5
実施例 比較例
成分 質量％ 質量％
Na C12直鎖状アルキルベンゼンスルホネート 9.40 9.40
Na C14-15アルキルスルホネート 11.26 11.26
ゼオライトビルダー 27.79 27.29
炭酸ナトリウム 27.31 27.31
PEG 4000 1.60 1.60
分散剤、Naポリアクリレート 2.26 2.26
C12-13アルコールエトキシレート (E 9) 1.5 1.5
過ホウ酸ナトリウム 1.03 1.03
ポリマー3 2.0 0
他の補助成分 残部 残部
100％ 100％
典型的な希薄布帛柔軟剤配合物を後述する。
表6
伝統的希薄柔軟剤の配合物 (単一活性)a
配合物A
成分 (％)
塩化ジステアリルジメチルアンモニウム (75%活性) 6〜9
実施例2のポリマー 0.1〜3.0
香料 0.2〜0.5
着色剤 0.001
水 残部
配合物B
第四級ジアルキルイミダゾリン (75％活性) 6〜9
実施例7のポリマー 0.1〜3.0
香料 0.2〜0.5
着色剤 0.001
防腐剤 +
濃厚布帛柔軟剤組成物の実施例
表7
3倍濃度のすぐに使用できるすすぎコンディショナー (混合活性)
配合物C
成分 (％)
塩化ジステアリルジメチルアンモニウム 75% 14
実施例8のポリマー 3
ラノリン 2
エトキシル化脂肪酸 4
CaCl2 0.05
水、香料、着色剤 残部
配合物D
塩化ジステアリルジメチルアンモニウム 5〜10
アミドアミン 5〜10
イミダゾリン 3.75〜5.25
実施例2のポリマー 0.1〜2.0
電解質 0.05〜4
水、香料、着色剤 残部
油田における使用
実施例4のポリマーの20％溶液に、酢酸を添加した。ポリマーの大きい白色の塊が形成された。実施例4のポリマーを、油性の水産生ゾーン中にポンプで送入した。エステル、例えば、加水分解して酢酸を生成する酢酸エチルの添加により、溶液のpHを低下させることができる。ポリマーは沈殿し、ゾーンの孔をふさぎ、こうして水の産生を減少または最小とし、油の生産を増加させる。
繊維材料への適用
実施例7のポリマーを、繊維材料の仕上げの間に綿布帛上にパジングした。布帛上にパジングされたポリマーの質量は、布帛の1質量％であった。次いで処理し、仕上げられた布帛を通常の洗濯機に25サイクル通過させた。未処理布帛に比較して、処理された布帛は染料損失および摩耗および引裂の減少を示した。
繊維材料への適用
デニム布帛のストーンウォッシュのプロセスにおいて、実施例2のポリマーを導入した。このプロセスは、軽石 (機械的作用) およびセルラーゼ酵素 (化学的作用) を使用して、インジゴ染料を除去することを含む。ポリマー2を使用してストーンウォッシュされたデニムは、ポリマーを含有しない対照よりも、インジゴの再付着 (通常バックステイニングと呼ばれる) を有意に減少させた。
典型的な硬質表面のクリーニング配合物
酸性クリーナー
成分 質量％
クエン酸 (50％溶液) 12.0
C12-15直鎖状アルコールエトキシレート
(3モルのEOを含む) 5.0
アルキルベンゼンスルホン酸 3.0
実施例2のポリマー 1.0
水 79.0
アルカリ性クリーナー
水 89.0
トリポリリン酸ナトリウム 2.0
ケイ酸ナトリウム 1.9
NaOH (50％) 0.1
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル 5.0
オクチルポリエトキシエタノール
(12〜13モルのEO) 1.0
実施例4のポリマー 1.0
典型的な自動皿洗浄配合物
成分 量
トリポリリン酸ナトリウム 25.0
炭酸ナトリウム 25.0
C12-15直鎖状アルコールエトキシレート
(7モルのEOを含む) 3.0
実施例4のポリマー 4.0
硫酸ナトリウム 残部
自動車洗浄すすぎ助剤配合物
成分 質量％
水 80
ブチルジグリコール 10
実施例2のポリマー 10
洗浄サイクルの間の芳香物質の付着
高剪断ミキサーにより実施例2および4のポリマーを使用して、果物様マスキング芳香物質 (0.5％) を水中に乳化させた。次いで1.0 g／lのアーム・アンド・ハンマー・フリー (Arm and Hammer Free) (芳香物質を含まない) および0.5％の芳香物質を使用して、乳化した芳香物質を典型的な洗浄サイクルに通した。次いで、洗浄したスワッチをパネルにより評価した。パネルの結果を表8に記載する。
Figure 0004554203
外部用ペンキ
2つの同一の新しく塗装した木材パネルに、実施例2および4の5％水溶液をスプレーした。次いで、これらのパネルならびに対照パネルを6ヶ月間屋外老化試験に付した。実施例2および4のポリマーで処理したパネルは、対照よりも低い摩耗および引裂を示した。
パーソナルケア配合物
撥水性日焼け止め
成分 質量％
グリセリン 5.0
実施例4のポリマー 2.0
PEG 100ステアレート 5.0
イソステアリルステアレート 4.0
オクチルメトキシシンナメート 7.5
ブチルメトキシジベンゾイルメタン 1.5
ヘキシルメチコン 5.0
脱イオン水 残部
調節放出
攪拌棒を装備したビーカーに、実施例2のポリマーの20％水溶液を入れた。この溶液のpHは6.0であり、そしてこの溶液は透明であった。10％水酸化ナトリウム溶液の数滴を攪拌しながら添加して、この溶液のpHを上昇させた。この溶液はpH 8.5付近で濁るようになり、pH 11で完全に不透明であり、より高いpHにおけるポリマーの溶解度の喪失を示した。こうして、これらの種類のポリマーを使用して、活性成分を調節した方法で放出することができる。例えば、活性成分、例えば、プロテアーゼ酵素をカプセル化し、洗浄サイクルにおいて保護する (より高いpH) が、ポリマーはすすぎ液 (より低いpH) 中で溶解してそれを放出することができる。
実施例12の木材保護試験の結果を示す写真（トンプソンの木材保護剤使用）。 実施例12の木材保護試験の結果を示す写真（実施例4のポリマー組成物使用）。

Claims (9)

  1. 水性ポリマー組成物を含有する表面保護配合物であって、前記水性ポリマー組成物は、
    少なくとも1種の親水性モノマーと少なくとも1種の疎水性エチレン系不飽和モノマーとから合成されるコポリマーであって、そこでは前記少なくとも1種の親水性モノマーが、Ｎ,Ｎ−ジアルキルアミノアルキル (メト) アクリレートおよびＮ,Ｎ−ジアルキルアミノアルキル (メト) アクリルアミド、ここでアルキル基は独立してＣ1-18アルキル基である；ビニルピリジン；ビニルホルムアミドおよびビニルアセトアミド；これらモノマーの第四級化誘導体；並びに塩化ジアリルジメチルアンモニウムおよび塩化メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムから成る群から選択される酸中和性モノマーである、コポリマー、および
    水を含んでなり、
    ここで、前記水性ポリマー組成物は、酢酸、塩酸および硝酸から成る群から選択される揮発性酸を有し安定化界面活性剤を有しない溶液または分散液であり、少なくとも２０％の前記親水性モノマーが前記揮発性酸で中和されていて、そして前記表面保護配合物に基づいて０．００００１〜４０質量％の前記水性ポリマー組成物を含んでなる、表面保護配合物。
  2. 前記水性ポリマー組成物は透明である、請求項1に記載の表面保護配合物。
  3. 充填剤、抗菌剤および抗微生物剤、顔料、香料、界面活性剤、ビルダー、コビルダー、酸化防止剤、酵素、増白剤、分散剤、消泡剤、防腐剤、水軟化剤、日焼け止め剤およびそれらの混合物から成る群から選択される成分
    をさらに含んでなる、請求項1に記載の表面保護配合物。
  4. 揮発性塩基を含まない、請求項１に記載の表面保護配合物。
  5. 前記水性ポリマー組成物から形成されたフィルム状の表面保護配合物が酸性またはアルカリ性クリーニング溶液で除去可能である、請求項１に記載の表面保護配合物。
  6. 前記コポリマーがスターポリマーである、請求項１に記載の表面保護配合物。
  7. 固形分／固形分基準で０．１〜２０質量％の前記コポリマーを含んでなる、請求項１に記載の表面保護配合物。
  8. 支持体、および
    前記支持体の少なくとも1つの表面上に、請求項1に記載の表面保護配合物から形成されたフィルム
    を含んでなる、被覆された支持体。
  9. 前記支持体が木材、金属、ガラス、セラミック、革、コンクリート、布帛、繊維材料、プラスチック、ビニール、カーペット、紙、椅子張り材料、岩石、毛および皮膚から成る群から選択される、請求項８に記載の被覆された支持体。
    項９に記載の被覆された支持体。
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