JP4686017B2 - 繊維材料の撥油撥水仕上加工のための組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ素含有エステルおよびオリゴウレタンまたはポリウレタンを含む組成物に関する。本発明はさらに、このような組成物の水性分散体を製造するための特に有利な方法、および繊維材料処理のための、このような組成物の使用に関する。
【0002】
【従来の技術】
フッ素化ポリマーを適用することによって、繊維材料、特にシート材形態の機能性織物上に、撥油撥水仕上げを与えることは公知である。これは多くの場合、ペルフルオロ化基(RF)を含有するポリマーを、水性分散体の形態で織物に適用する形をとる。この場合の有用なポリマーは、RF基を含有するアクリル酸エステルのホモ−またはコポリマー、ポリウレタンおよびポリエステルを包含する。
【0003】
織物処理のためのRF含有アクリル酸エステルの使用は、たとえばUS−A−4,742,140、US−A−5,725,789およびUS−A−3,491,169に記載されている。RF含有ポリウレタンの使用は、US−A−5,019,428に開示されている。US−A−3,923,715は、RF含有エステルと非フッ素化ビニルポリマーの混合物の使用を開示している。EP−A−208,421は、同様に織物の撥油撥水仕上加工のための混合物を記載している。WO95/33093は、フッ素化化合物と増量剤を用いる織物の処理に関する。最後に、US−A−4,264,484およびUS−A−4,401,780は、同様に、フッ素化された部分を含有し、織物シート材料処理のために有用な混合物を開示している。
【0004】
先行技術による組成物は、織物材料の撥油撥水仕上加工に関して、最適の特性を有しない。第1に、多くのこの種の組成物の水性分散体の安定性は、十分でない。織物処理用の組成物を水性分散体の形態で使用することが、技術的および経済的に最良の方法であるため、このことは不利である。第2に、望ましい性能水準が、多くの場合、織物上への仕上剤の高い付着量においてのみ達成される。第3に、仕上加工された織物の性能には、摩耗による過度の劣化がしばしば観察されるという不利益があり、その理由は、使用の際、すなわち機械的応力が加わった際に、繊維表面の仕上剤のある部分が摩耗によって除去され、このことが仕上げ効果の性能に悪影響を及ぼすためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、非常に安定な水性分散体の形態で得ることができ、しかも仕上加工された繊維材料に、摩耗後の劣化が最小という性能を与える、繊維材料に高度に効果的な撥油撥水仕上加工を行うための組成物を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的は、成分Aおよび成分Bを含む組成物であって、成分Aが、エステルまたはエステル混合物であり、そして式(I):
【0007】
【化14】
【0008】
のジカルボン酸またはジカルボン酸混合物を、式(II)〜(XI):
【0009】
【化15】
【0010】
のジオールから選択されるジオールまたはジオール混合物と反応させることによって得られるものであり、ここで式(II)もしくは式(III)のうち少なくとも1種のジオール、または式(VII)〜(XI)の少なくとも1種のジオールがその反応に関与することを条件とし;
そして成分Bが、式(II)〜(XII):
(HO−CH2)3C−CH2−CH3 (XII)
のジオールから選択されるジオールまたはジオール混合物を、式(XIII):
OCN−R″′−NCO (XIII)
のジイソシアナートまたはジイソシアナート混合物と反応させることによって得られるオリゴウレタンまたはポリウレタン(望むならばジオールとジイソシアナートの反応生成物中に残存するいかなるイソシアナト基も封鎖されている)であり、
(以上の式中、
いずれのRも、互いに独立に、水素または炭素原子1〜4個のアルキル基であり;
aは、2〜10、好ましくは2〜6であり;
bは、1〜4であり;
cは、0または1であり;
dは、0または1であり;
RF1は、
【0011】
【化16】
【0012】
であり;
h1は、3〜15、好ましくは7〜11であり;
R′は、dが1の場合は
【0013】
【化17】
【0014】
で、dが0の場合は
【0015】
【化18】
【0016】
であり;
eは、1〜4であり;
fは、10〜50であり;
gは、0〜6であり;
tは、0〜8であり;
Xは、−O−、−S−、−NR−または−PR−、好ましくは−S−であり;
R″は、Rまたは−CH2CH2OHであり;
X1は、−O−、−S−、−NR2−、−PR2−、
【0017】
【化19】
【0018】
−S(O2)−または
【0019】
【化20】
【0020】
であって、好ましくは−S−であり;
Yは、−O−、−S−、−NR2−または−PR2−、好ましくは−O−であり;
Zは、
【0021】
【化21】
【0022】
であり;
b1は、1〜4、好ましくは1であり;
c1は、0〜18であり;
d1は、0〜8であり;
RF2は、
【0023】
【化22】
【0024】
であり;
h2は、3〜19、好ましくは7〜11であり;
e1は、0〜8であり;
いずれのR2も、互いに独立に、水素または炭素原子1〜18個、好ましくは2〜6もしくは16〜18個の、分岐状もしくは非分岐状アルキル基であり;
pは、3〜8であり;
uは、2〜8であり;
R″′は、炭素原子4〜40個の、2価の脂肪族もしくは脂環式の基、または式 −C6H3(R)−、−C6H3(R)−CH2−C6H3(R)−もしくは−C6H3(R)−CR2−C6H3(R)−
の2価の芳香族基であって、式中、C6H3は、ベンゼンから誘導される3価の基である)
組成物によって達成される。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の組成物は、繊維材料、特にいす張り用生地のような織物シート材料の処理用に非常に有用である。ここでいう繊維材料は、好ましくは、50〜100重量%が合成ポリマー、特にポリエステル、ポリアクリロニトリルもしくはポリアミドまたはそれらの混合物、そして0〜50重量%が天然繊維、特にセルロースのものである。該シート材料は、結果として撥油撥水性を得る。本発明の組成物を使用する特別な利点は、仕上加工された繊維材料が、機械的摩耗によって撥油撥水性能のわずかな損失を被るに過ぎないことである。本発明の組成物を用いて処理すると、繊維材料に心地好い柔軟な手触りおよび実質的な耐黄変性の付与も可能になる。
【0026】
本発明の組成物は、好ましくは水性分散体の形態で使用される。したがって、好ましい実施態様は、成分AおよびBのほかに1種以上の分散剤を含有する。その水性分散体は、好ましくは非イオン性分散剤の少なくとも1種または非イオン性分散剤の混合物を含有する。個々の事例では、その水性分散体は、追加的にアニオン性、カチオン性または両性分散剤を含有するすることも可能である。ある場合には、有用な水性分散体は、非イオン性分散剤とカチオン性分散剤の混合物を使用することによって得られる。
【0027】
本発明の組成物は、少なくとも成分Aおよび成分Bを含有する。
【0028】
成分Aは、式(I):
【0029】
【化23】
【0030】
のジカルボン酸またはジカルボン酸混合物を、式(II)〜(XI):
【0031】
【化24】
【0032】
のジオールから選択されるジオールまたはジオール混合物と反応させて得られるエステルまたはエステル混合物である。
【0033】
ジカルボン酸の混合物および/またはジオールの混合物を使用すると、個々のエステルではなく、エステルの混合物である成分Aが得られることは、認識すべきであろう。式(I)のジカルボン酸との反応は、式(II)もしくは式(III)の、または式(VII)〜(XI)の1種のジオールのうち少なくとも1種を包含することになる。式(IV)、式(V)および/または式(VI)のジオールを、その反応に追加的に包含させてもよい。
【0034】
本発明(成分A、成分B)の目的のためのジオールは、式(II)〜(XII)の1種に適合する化合物である。これらの式の1種に該当する化合物は、たとえ2個を越えるアルコール性水酸基を有していても、すなわち厳密にいえばジオールではないものも、本発明の目的のためのジオールであるとする。このような“ジオール”の例は、トリエタノールアミン(式(V)でR″=−CH2CH2OHのもの)および1,1,1−トリメチロールプロパン(式(XII))である。
【0035】
成分Aの合成に有用なジカルボン酸は、前述の式(I)に該当する。ここで、aは、2〜10、好ましくは2〜6である。Rは、水素または炭素原子1〜4個のアルキル基である。特に良好な結果は、ジカルボン酸としてアジピン酸(R=H、a=4)を用いることによって得られる。
【0036】
エステル(成分A)を合成するための出発化合物として有用なジオールまたはジオール混合物は、式(II)〜(X)の1種以上に適合している。ただし、式(II)または式(III)の、または式(VII)〜(XI)の1種のジオールののうち少なくとも1種を使用しなければならない。その結果、成分Aは、少なくとも部分的にはペルフルオロ化基RFを含有するエステル1個以上からできていることになる。式(II)の好ましいジオールは、Xが−S−、b=2、c=1、そしてRF1が炭素原子8〜12個の非分岐状ペルフルオロアルキル基のジオールである。いくつかの好ましいジオールの合成は、EP−A−348,350に記載されている。成分Aとして特に有用なのは、アジピン酸、および前述した式(II)の好ましいジオール、特にb=2、c=1、X=−S−および
【0037】
【化25】
【0038】
(式中、h1は、混合物の個々のジオールについて7〜11である)
である式(II)のジオールから得られるエステルである。式(VII)〜(XI)の好ましいジオールは、X1が−S−、Yが−O−、Zが
【0039】
【化26】
【0040】
b1が1または2、c1が0〜8、RF2が炭素原子8〜12個の非分岐状ペルフルオロアルキル基、そしてd1が0〜6のジオールである。成分Aとして特に有用なのは、アジピン酸、および式(II)の、または式(VII)と(VIII)のうちの前述の好ましいジオールの1種以上、または式(VII)および(VIII)のジオールの混合物、特に式(VII)または(VIII)で、b1=1、X1=−S−または−NR2−、Y=−O−および
【0041】
【化27】
【0042】
(式中、h2は、混合物の個々のジオールについて7〜11である)
のジオールの混合物から得られるエステルである。
【0043】
同様に非常に有用なのは、アジピン酸を、式(II)の、および式(IV)、(V)および/または(VI)のジオールの混合物と、または式(VII)の、および式(VIII)、(IX)、(X)および/または(XI)のジオールの混合物と反応させることによって合成されるエステルである。これらのエステル、および成分Aとして有用な他のエステルは、周知の化学的方法、たとえば有機溶媒の存在下もしくは不存在下で酸性触媒を用いる、ジカルボン酸とジオールとのエステル化反応、すなわち縮合反応によって、またはジオールを用いるエステル交換反応によって合成してよい。ケトン類が、有用な溶媒である。
【0044】
式(III)のジオールのうち特に有用なのは、RがH、Xが−S−、そしてdが1のものである。この場合、R′は、
【0045】
【化28】
【0046】
(式中、bは、1〜4、好ましくは1であり;そしてRF1は、炭素原子4〜16個、好ましくは8〜12個の直鎖状ペルフルオロアルキル基である)のものである。同様に非常に有用なのは、式(III)のジオールで、d=0のものである。この場合、R′は、
【0047】
【化29】
【0048】
(式中、Xは、前記と同様に好ましくは−S−であり;そしてbおよびRF1は、前記定義によるが、ただしこの場合、bは、好ましくは2である)である。式(IV)のジオールのうち好ましいものは、eが1〜3、そしてすべてのR基がCH3のものである。式(IV)のジオールでR=Hのものは、あまり好ましくない。より具体的には、式(IV)の−SiR2−単位中で、2個のR基が共に水素であってはならない。式(V)のジオールのうち、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンおよびN−メチルジエタノールアミンは、とりわけ有用である。
【0049】
式(VI)のジオールのうち、特に有用なのは、
【0050】
【化30】
【0051】
単位中のすべてのR基が水素のものである。
【0052】
【化31】
【0053】
単位中で、好ましくはすべてのR基は、独立に、水素またはCH3である。
【0054】
式(VIII)のジオールのうち特に有用なのは、Yが、−O−であり;X1が、−S−または−NR2−であり;そしてRF2が、炭素原子4〜16個、好ましくは8〜12個の直鎖状ペルフルオロアルキル基のものである。
【0055】
式(IX)、(X)および(XI)のジオールのうち好ましいのは、X1が、−S−または−NR2−であり;b1が、1であり;Zが、
【0056】
【化32】
【0057】
であり;c1が、0〜8であり;そしてd1が、0〜6のものである。
【0058】
前記の式(VII)〜(XI)中で、X1は、−O−、−S−、−NR2−、−PR2−、
【0059】
【化33】
【0060】
【化34】
【0061】
−S(O2)−または
【0062】
【化35】
【0063】
であり、好ましくはX1が、−S−または−NR2−である。−S(O2)−基は、対応するスルフィド基の酸化によって得られるスルホン基である。
【0064】
式(VII)のジオールで、X1が−S−または
【0065】
【化36】
【0066】
のものは、下記の一般的方法によって得ることができる。
【0067】
【化37】
【0068】
化合物(VIIa)を、Na2Sまたは
【0069】
【化38】
【0070】
と反応させると、(VIIa)からHIが脱離して、エポキシド中間体を形成する。このエポキシド分子2個は、S2-または
【0071】
【化39】
【0072】
により開環反応して、式(VII)のジオールを形成する。
【0073】
【化40】
【0074】
にするためには、式(XI)のジオールは、式(VII)のジオールから、ポリオキシアルキレン化、たとえばポリオキシエチレン化により、または対応するエーテル化反応によって、合成することができる。
【0075】
式(X)のジオールは、RF2Iを(CH2=CH−CH2−X1−CH2)2C(CH2OH)2と反応させ、(RF2−CH2−CH(I)−CH2−X1−CH2)2C(CH2OH)2を形成させることによって、合成することができる。水酸化ナトリウムと反応させると、これから(HI脱離により)(RF2−CH=CH−CH2−X1−CH2)2C(CH2OH)2が生成する。X1は、ここでは、好ましくは−O−または−S−である。
【0076】
式(VIII)のジオールで、X1が、−NR2−または−PR2−であり;そしてYが、−O−であるものは、アリルグリシジルエーテル類、すなわちCH2=CHCH2O−CH2−E(式中、Eは、酸化エチレンから(またはR2置換酸化エチレンから)誘導される1価の基である)を、H2NR2またはH2PR2と反応させることによって合成できる。この反応で、式〔CH2=CH−CH2O−CH2−CR2(OH)−CH2−〕2NR2−(またはNR2の代わりにPR2)の化合物が生成する。これらの化合物を、RF2Iと反応させると、RF2IがC=C二重結合に付加する。ついでHIをアルカリ性媒体中で脱離させて、式(VIII)の化合物を形成させる。式(VIII)のジオールは、式(XI)のジオールの合成のために前に述べたのと同様に、ポリオキシアルキレン化、たとえばポリオキシエチレン化またはエーテル化による、式(IX)のジオールの合成のために使用することができる。
【0077】
有用なジオールを合成する多数の方法が、US5,693,747に開示されている。
【0078】
成分Aを形成するエステルは、好ましくはジカルボン酸から誘導される単位、またはジオールから誘導される単位を、1〜10個含有する化合物または化合物の混合物である。複数個のCF2基を含有するRF基が存在するため、成分Aは、オリゴマーもしくはポリマー、またはオリゴマーもしくはポリマーの混合物である。前述のように好ましくは1〜10であるエステル基の数によっては、成分Aは、上記以外に追加的に、オリゴエステルもしくはポリエステル、またはオリゴエステルもしくはポリエステルの混合物で構成できる。ジカルボン酸およびジオールから誘導される単位の数、すなわちエステル結合の数は、好ましくは1〜10であるが、これはジカルボン酸(または誘導体)とのジオールとの反応の、反応条件によって制御できる。たとえば、エステル化またはエステル交換反応は、温度の低下またはpHの変化(触媒として使用している酸の除去)による通常の方法で、停止させることができる。
【0079】
それに対して、より具体的に後述するように、成分Bは、複数個のウレタン結合が存在することだけで、オリゴウレタンまたはポリウレタンになっている。すなわち、成分Bは、単にRF基のためではなく、オリゴマーもしくはポリマー、またはオリゴマーもしくはポリマーの混合物の性格を有している。
【0080】
成分Aは、好ましくは、ジカルボン酸またはジカルボン酸混合物と、ジオールまたはジオール混合物とを、ジカルボン酸またはジカルボン酸混合物中の−COOH基1モル当たり、ジオールまたはジオール混合物中のアルコール性OH基を合計0.9〜1.1モル使用する比率で反応(重縮合)させることによって得られるエステルを含む。ただし、これらアルコール性OH基の数の50〜100%は、式(II)および/もしくは式(III)の、ならびに/または式(VII)〜(XI)の1個のジオールに由来するものである。成分Aをエステル交換反応によって製造する場合には、出発材料として使用するジカルボン酸ジエステルのエステル基1モル当たり、アルコール性基0.9〜1.1モルを使用するのが同様に好ましい。
【0081】
本発明の組成物中の成分Bは、式(II)〜(XII)のジオールから選択されるジオールまたはジオール混合物を、ジイソシアナートまたはジイソシアナート混合物と反応させることによって得られるオリゴウレタンまたはポリウレタンである。式(XII)には、1,1,1−トリメチロールプロパンを記載してある。成分Aの製造に特に適した、好ましいこれらの式の化合物についての前述の事項は、成分Bの製造にも同様に適用される。しかしながら、成分Aの合成と対比すると、成分Bの製造の場合には、式(II)もしくは式(III)の、または式(VII)〜(XI)の1種のジオールのうちの少なくとも1種を反応に使用することは、必須ではない。ただし、成分Bを、式(II)、(III)、(VII)、(VIII)、(IX)、(X)または(XI)のジオールの少なくとも1種を単独で、またはジオール混合物の部分として用いて、製造することが好ましい。
【0082】
ジオールまたはジオール混合物と反応させて、成分Bを形成させることのできるジイソシアナートまたはジイソシアナート混合物は、式(XIII)
OCN−R″′−NCO (XIII)
(式中、R″′は、炭素原子4〜40個の2価の脂肪族または脂環式の基であるか、または式−C6H3(R)−、式−C6H3(R)−CR2−C6H3(R)−もしくは式−C6H3(R)−CH2−C6H3(R)−(式中、C6H3はベンゼンから誘導される3価の基である)の2価の芳香族基である)
に適合する。これらの3個の自由原子価の1個は、Rに結合しており、Rは、前記定義によるが、好ましくは水素またはメチルである。C6H3上の残余の2個の自由原子価は、互いにパラ位に位置しているのが好ましく、すなわちイソシアナト基は、互いにパラ位に位置しているのが好ましい。
【0083】
脂肪族または脂環式のR″′は、直鎖状でも分岐状でもよい。成分Bの製造のために有用なジイソシアナートは、たとえばヘキサメチレン1,6−ジイソシアナート、トリメチルヘキサメチレン1,6−ジイソシアナート(異性体混合物)またはDDI−1410ジイソシアナート(Henkel,USA製)を包含し、DDI−1410ジイソシアナートは、シクロヘキサン誘導体であって、その4個の環炭素原子のそれぞれに、比較的長鎖のアルキル基が結合している。これら長鎖アルキル基のうち2個が、末端−NCO基を有している。DDI−1410ジイソシアナートは、炭素原子を合計38個有する。式(XIII)のジイソシアナートで、R″′が、分岐状もしくは非分岐状の炭素原子4〜10個の開鎖脂肪族基、炭素原子6〜40個の脂環式基、または前記構造の芳香族基であるものを使用することが好ましい。好ましい脂環式ジイソシアナートには、非置換シクロヘキサン1,4−ジイソシアナート、アルキルモノ−またはポリ置換シクロヘキサン1,4−ジイソシアナート、およびそのうち2個が−NCO基により末端封鎖されているアルキル基により置換されているシクロヘキサンが、包含される。
【0084】
特に好ましい芳香族ジイソシアナートは、トリレンジイソシアナートC6H3(CH3)(NCO)2であり、ここでC6H3は、前記と同様にベンゼンから誘導される3価の基である。メチル基および2個の−NCO基の互いの相対位置は、自由に選択でき、そして異性体混合物、たとえばトリレン2,4−ジイソシアナートおよびトリレン2,6−ジイソシアナートの混合物を用いることも可能である。成分Bの合成のために好ましいさらなるジイソシアナートは、ジフェニルメタン4,4′−ジイソシアナートである。
【0085】
成分Aの製造と同様、成分Bを製造する好ましい方法は、出発化合物を相互に、等モル量、または実質的に等モル量で反応させることを含む。したがって、本発明の組成物の好ましい実施態様においては、成分Bは、前記の式(II)〜(XII)のジオールまたはジオール混合物を、式(XIII)のジイソシアナートまたはジイソシアナート混合物と、ジイソシアナートまたはジイソシアナート混合物中の−NCO基が、ジオールまたはジオール混合物中のアルコール性基1モル当たり0.9〜1.1モルになる比率で反応させることによって得られるオリゴウレタンまたはポリウレタンである。
【0086】
成分Bは、単にRF基の存在のためではなく、オリゴマーまたはポリマーになっている(成分Aとは異なり、RF基は、成分B中で必須ではない)。成分Bは、Aとは対照的に、複数個のウレタン結合−NH−CO−の存在だけで、オリゴマーまたはポリマーとしての性格を有する。成分B中のウレタン結合数は、分子当たり平均5〜100、好ましくは5〜50である。成分B中のウレタン結合数は、合成条件による通常の方法で制御可能である。
【0087】
ジイソシアナートをジオールと反応させて得られるオリゴウレタンまたはポリウレタンが、たとえばジイソシアナートの過剰モル使用によって、なお遊離イソシアナト基を含有している場合には、これらの−NCO基を封鎖することが好ましい。封鎖したイソシアナト基を有するこの種のウレタンは、本発明の組成物中の成分Bとして非常に有用である。−NCO基は、技術文献から公知の、酸性水素原子を含有する化合物の使用によって封鎖できる。有用な封鎖剤の例は、ジメチルピラゾール、ジアセチル、カプロラクタムおよび置換または非置換のフェノール類である。本発明の組成物のための特に好ましい封鎖剤は、ケトンオキシム類、特にブタノンオキシム、アセトンオキシムまたはメチルイソブチルケトンオキシムである。
【0088】
ジイソシアナート混合物および/またはジオール混合物から成分Bを製造するには、混合物の個々の化合物すべてを同時に使用することによって、反応を実施してよい。この例は、ジイソシアナート単品とジオール混合物の反応、ジイソシアナート混合物とジオール単品の反応、またはジイソシアナート混合物とジオール混合物の反応であり、それぞれの混合物の個々の化合物すべてを同時に存在させて実施する。しかしながら、成分Bを製造する特に有用な方法は、このような混合物の個々の化合物を、順次に使用していく方法である。この方法を、本発明の組成物の好ましい実施態様の例として、具体的に説明する。この好ましい実施態様においては、成分Bは、オリゴウレタンまたはポリウレタンであって、式(II)、式(VII)または式(VIII)のジオールと、式OCN−R″′−NCO(式中、R″′が炭素原子6〜12個の直鎖状または分岐状アルキレン基のもの)とを、得られる反応生成物に遊離−NCO基でなく遊離OH基が残るような量で反応させ、次に、炭素原子10〜40個の脂環式ジイソシアナートと、得られる反応生成物に遊離−NCOが残るような量でさらに反応させ、そして次に、式(V)のジオールと、その結果形成される反応生成物(成分B)に遊離−NCO基がなくなるような量で反応させることによって得られるものである。すなわち、この実施態様は、ジイソシアナートの混合物を利用するものであって、まずジオールを不足量のジイソシアナートと反応させ、次に別のジイソシアナートの過剰量と反応させ、続いて遊離−NCO基を別のジオール(式(V))と反応させる。この好ましい実施態様には、ジイソシアナートおよびジオールの好ましい構造についての、前述の記載が、同様に適用される。
【0089】
成分Bを生成するジイソシアナートとジオールの反応は、ポリウレタン製造のための周知の方法、たとえば有機溶媒中の反応として実施できる。成分Aを製造する場合と同様、有用な溶媒には、事後に蒸留で容易に除去できるケトン類、たとえばメチルイソブチルケトンが包含される。本発明の組成物は、繊維材料処理に使用する場合には、無溶媒の水性分散体の形態での使用が好都合なため、溶媒は、容易に除去できるものが有利である。
【0090】
成分Bとして有用なオリゴウレタンまたはポリウレタンは、EP−A−383,350に記載されており、また有用なオリゴウレタンまたはポリウレタンを合成する特に有用な方法は、EP−A−459,125に示されている。この方法は、本発明の組成物中の成分Bの合成にも、同様に使用してよい。
【0091】
成分Aを含有するが成分Bを含有しない(本発明外の)組成物でも、ある水準の撥油撥水性能は得られるが、その性能は、あらゆる点で不満足なものである。同様なことが、成分Bを含有して、成分Aを含有しない組成物についてもいえる。前者の不利益のひとつは、非イオン性分散剤だけで成分Aの安定な水性分散体を得ることが、多くの場合に困難なことである。しかし、成分Aを織物シート材料の撥油および/または撥水仕上加工に用いようとする場合には、水性分散体が極めて望ましい。実際、イオン性分散剤、たとえばカチオン性分散剤を用いれば、成分Aの安定な水性分散体を得ることは可能である。しかし、これは、仕上加工した織物の摩耗による性能劣化の傾向を助長するという不利益を、しばしばもたらす。その理由は、摩耗によって仕上剤も(機械的に)織物表面から除去されてしまうためである。その結果、織物の使用中に、その撥油/撥水性が著しく低下してしまうことがある。そのうえ、成分Aのカチオン性分散体は、特に合成繊維織物の場合、LAD(洗濯空気乾燥)効果に関して最適ではない。良好なLAD効果、すなわち、織物を洗濯した後、空気乾燥ができて、アイロンがけの必要がないことから、洗濯後にアイロンがけなしでの織物の洗濯後の形態が安定なことは望ましい。仕上加工が、良好なLAD効果を付与するならば、該織物は、空気乾燥に際してその初期形態を維持する。しかしながら、成分A(成分Bなし)の水性分散体は、該分散体が非イオン性分散剤のみを含有する場合、すなわち特にカチオン性分散剤を含まない場合には、良好なLAD値を与えることが確認された。しかし、この種の分散剤では、多くの場合、安定であるとしても短時間に限ってに過ぎない。成分Bを含有し、成分Aを含有しない水性分散体は、たとえ成分BがRF基を含有しており、すなわち式(II)、(III)の、または式(VII)〜(XI)の1種のジオールから合成されていて、良好な撥油撥水性を付与するとしても、仕上加工した織物のLAD性能に関しては、最適でないという不利益を有する。
【0092】
いまや、驚くべきことに、成分AとBとを組み合わせれば、前述の不利益を取り除けることを見出した。本発明の本質を構成するこのような組合せは、成分Aおよび成分Bの良好な特性を保持し、しばしば改善すらする。本発明の組成物は、多くの場合、摩耗の際の効果の持続性、LADおよび撥油撥水性に関して、2種類の成分AおよびBそれぞれ単独のいずれよりも改善された結果を提供する。本発明の組成物は、イオン性分散剤、たとえばカチオン性分散剤を含有している場合でも、木綿繊維材料に対して非常に良好なLADおよび耐摩耗性能を提供する。これに対し、合成繊維および合成/木綿混合繊維からなる織物のLADおよび耐摩耗性能は、イオン性分散剤、特にカチオン性分散剤が存在する場合には、すべての場合に最適というわけではない。このため、本発明の組成物の水性分散体は、イオン性分散剤を含有せずに、非イオン性分散剤のみを含有しているのが好ましい。このようにすれば、すべての種類の繊維材料、すなわち木綿のみならず、合成繊維または混合繊維の処理用に非常に有用であるという理由のためである。このような非イオン性組成物の使用の結果、撥油撥水性、LAD性能および耐摩耗性、すなわち摩耗に対する効果の抵抗性が、非常に良好になる。成分Aを含有し、成分Bを含有しない水性分散体は、多くの場合、カチオン性分散剤を使用した場合に限って安定であるが、驚くべきことに、AおよびBの両方を含有する水性分散体では、非イオン性のみの分散系からでも高度な安定性を有するものが得られることが確認された。このことは、特に以下の記載および請求項12(AとBの共分散)記載の好ましい方法を用いて、分散を実施する場合に当てはまる。
【0093】
有用な非イオン性分散剤は、技術文献から公知の界面活性化合物、たとえば、ポリオキシエチレンフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンカルボン酸エステル類などである。有用なポリオキシプロピレン系またはポリオキシエチレン/ポリオキシプロピレン系(ブロックまたはランダムコポリマー)の分散剤は、同様に技術文献中に記載されている。単一の分散剤の代わりに、非イオン性分散剤の混合物を使用することもできる。水性分散体の形態における本発明の組成物のための、特に有用な分散剤は、式:
【0094】
【化41】
【0095】
(式中、R1は、炭素原子6〜22個の直鎖状または分岐状アルキル基であり;nは、4〜40、好ましくは4〜14である)のポリオキシエチレンアルキルエーテル類である。
【0096】
本発明の組成物で、さらなる配合成分、たとえば後述の種類のものを含有する水性分散体は、おそらくこの理由より、イオン性界面活性化合物のある部分が分散剤として、または液安定剤として機能することにより、利益を得ている。これの例は、まず非イオン性分散剤のみを使用して、成分AおよびBの水性分散体を調製し、ついでRF基を有する(メタ)アクリルエステルポリマーの水性分散体を加えることによって調製した本発明の組成物である。このようなRF−(メタ)アクリルエステル分散体は、商業的に入手できる製品でよく、これらはしばしばカチオン性分散剤を用いて製造されている。有用な液安定剤は、アミンオキシド類またはピラゾリンベタイン類のような、両性分散剤である。もし本発明組成物の水性分散体の調製にイオン性分散剤を使用するのであれば、その分散剤は、成分AおよびBの分散体の製造過程中ではなく、安定な非イオン性分散体に、後からのみ添加すべきである。
【0097】
好ましい非イオン性分散剤に加えて、たとえば既製のカチオン性RF−(メタ)アクリルエステル分散体を後から添加することにより、カチオン性分散剤も同時に含有している本発明の組成物にあっては、LADおよび耐摩耗性が低下する危険を避けるために、カチオン性分散剤の量は、最少限にとどめるべきである。RF基含有アクリル系ポリマーの水性分散体を後から加えることは、成分Bがフッ素化基(RF基)を含有しないオリゴウレタンまたはポリウレタンの場合には、特に考慮してよい。この場合、RF−アクリル系ポリマー分散体の添加が、有利なことがある。このことが、本発明の組成物中のフッ素含有量を上げ、そしてそのことはまた、撥油撥水性の水準を上げる。
【0098】
水性分散体の形態でない本発明の組成物は、成分AおよびB、および場合によりさらなる成分を、単に混合することによって製造してよい。
【0099】
本発明組成物の水性分散体は、種々の方法によって製造できる。
【0100】
ひとつの可能性は、成分Aを含有し、成分Bを含有しない第1の水性分散体、および成分Bを含有し、成分Aを含有しない第2の水性分散体を個別に調製し、ついでこれら第1および第2の分散体を合わせることである。第1分散体および第2分散体の両方とも、さらなる成分、たとえばより具体的に後記する成分CまたはD、1,2−プロピレングリコールおよび/もしくは柔軟剤および/もしくはセルロース架橋剤、あるいは他のさらなるRF−含有エステルもしくはRF−含有ウレタンを、追加的に含有してもよい。前述の理由により、第1および第2の水性分散体は、ともにイオン性分散剤、特にカチオン性分散剤を含有しないことが好ましい。しかしながら、個々の事例では、その両分散体のいずれも、前記種類の液安定剤を、少量なら含有してもよい。ただし、液安定剤および/またはさらなる成分は、第1および第2の分散体を合わせた後に添加するのがよい。AおよびBを含有する調製された分散体に、後からのみ加えられるこれら成分は、同様に前記した種類のものであってよい。この製造方法が用いられる場合、2種の別々の分散体を合わせて調製した分散体に、成分Cを含有させるときに、特に有利である。この成分Cは、第1もしくは第2の分散体のいずれかに加えるか、または、好ましくは、合わせて調製された既調製の分散体に加えることによって、添加してよい。成分Cは、ペルフルオロ化基RF1またはRF2を1個以上含有する、そしてより具体的に後述するアクリル酸系またはメタクリル酸系のホモポリマーまたはコポリマーである。これは純ポリマーの形で添加することもできるが、既調製のRF−アクリル系ポリマー水性分散体を使用するのが好ましい。成分AおよびBを個別に分散させた場合、本発明の組成物が追加成分としてRF−アクリル系ポリマーを含有するのが好ましい理由は、成分Aを含有し、成分Bを含有しない水性分散体は、イオン性分散剤を使用しないとあまり安定でないことが確認されたためである。このような成分Aの分散体を、同様に非イオン性のみの成分B分散体と混合すると、得られた組成物は、成分Bがペルフルオロ化基RFを含有する場合には、やはりあまり安定ではない。しかしながら、Bの非イオン性分散体がペルフルオロ化基RFを含有しない場合には、AおよびBの両方を含有する生成分散体の安定性は、実質的に向上する。したがって、Aの分散体が、Bの分散体とは別に調製され、ついでこれらの分散体が合わされるような製造方法を用いる場合、ある事例では安定性の理由から、成分Bは、RFを含まないオリゴウレタンまたはポリウレタンであるほうが有利である。このようなRFを含有しないウレタンは、式(XIII)のジイソシアナートまたはジイソシアナート混合物を、式(II)もしくは(III)、または式(VII)〜(XI)のものではなく、式(IV)、(V)、(VI)または(VII)のジオールまたはジオール混合物と反応させることによって合成できる。しかしながら、このようなRFを含まない成分Bを含有する分散体が、最適の撥油撥水性能を提供し得るためには、成分Cの添加によって、分散体のフッ素含有量を上げるのが好ましい。同様に、このようにして得た組成物は、水性分散体の形態で、しばしば改良された安定性を有する。
【0101】
前述の、成分Aおよび成分Bを個別に分散させる方法は、高い品質の、本発明の組成物を提供するが、一方、水性分散体の形態の、本発明の組成物を製造する好ましい方法は、場合により、追加成分として有機溶媒および/または成分Dを含有する、成分AとBの混合物を調製し、この混合物を水中で、アニオン性またはカチオン性分散剤を用いずに、非イオン性分散剤または分散剤混合物を使用して分散し、ついで場合によっては有機溶媒を除去し、そして場合によっては、さらなる成分を添加することを含む。
【0102】
この共分散の方法によって製造した、水性分散体の形態の、本発明の組成物は、AおよびBを個別に分散させることによって得られる組成物に比べて、多くの場合、改良されている。この改良は、特に、摩耗による性能低下をさらに低減する傾向、およびさらに改良されたLAD性能という形をとる。個別分散と共分散の間のこの相違の理由は、明らかでない。おそらく、個別分散工程で用いられる成分Aの非イオン性分散体が、あまり安定性の高いものではないのに対し、好ましい共分散工程中には、そのようなA成分のみの非イオン性分散体は決して存在しないことが、その理由かもしれない。そうであれば、共分散は、分散相に異なった性格を与え、そしてこの性格が、仕上加工された織物の性能水準に効果を与えることが可能である。したがって、本発明の組成物を調製する好ましい方法は、前述および請求項12記載の方法であり、そして水性分散体形態の本発明の組成物で好ましいものは、この方法によって得られたものである。
【0103】
この好ましい共分散の方法は、イオン性、特にカチオン性分散剤を用いず、非イオン性分散剤のみを用いて実施するのが、同様に好ましい。分散剤を分散に先だって成分AとBの混合物に加えることができ、その結果、この分散剤含有混合物を純水中に分散できる。しかし、分散剤を分散に先だって水に添加し、そして分散剤を含有しない成分AとBの混合物を、この分散剤を含有する水の中に撹拌して分散させることも可能であり、多くの場合に有利である。単一の非イオン性分散剤の代わりに、非イオン性分散剤の混合物を使用してもよい。分散は、室温または昇温下で、撹拌およびそれに続く均質化処理による既知の方法に従って実施してよい。成分AとBの混合物および水の両方とも、さらなる成分、たとえば個別分散の事例で前述した成分を、分散工程に先だって含有してよい。また、成分AとBの混合物に、AおよびBが可溶な有機溶媒、たとえば低分子量脂肪族ケトンを、追加の成分として含有させることも可能である。有機溶媒を使用すると、AとBの混合物の取り扱いが容易になる。存在するいずれの有機溶媒も、その混合物の分散後に、たとえば蒸留によって除去するのが好ましい。もし本発明の組成物に、成分AとBおよび分散剤のほかに、さらなる成分を含有させることが望ましい場合には、これらの成分は、分散工程の直前に、AとBの混合物か、または水に添加することができる。また、1種以上のさらなる成分を、AとBの混合物の分散後に添加することも可能である。
【0104】
共分散の好ましい方法は、すでに述べた種類の非イオン性分散剤、すなわち式:
【0105】
【化42】
【0106】
のポリオキシエチレンアルキルエーテル類を使用して、同様に有利に実施される。これらのアルキルエーテル類は、単独で、またはこれらのアルキルエーテル類の混合物で使用してよい。上式に示すR1は、炭素原子6〜22個の直鎖状または分岐状アルキル基であり;nは、4〜40である。ただし、前述の種類の、他の非イオン性分散剤も、非常に好適である。
【0107】
本発明の組成物は、成分Aおよび成分Bを、A対Bの重量比が1:10〜5:1の範囲の量で含有するのが有利である。好ましい比率は、1:1〜5:1である。したがって、共分散の好ましい方法には、分散しようとする成分AとBの混合物が、これら2種の成分を上記の比率で含有しているのが好ましい。さらに、水性分散体形態の本発明の組成物は、成分AおよびBを合計で10〜50重量%、特に10〜35%含有するのが好ましい。この記述は、有機溶媒を除外した分散体の全重量、すなわち前に存在していた有機溶媒をすべて除去した後の分散体の重量に関するものである。規定した10〜35%という範囲は、性能および経済的要因に配慮した最適範囲である。成分AおよびBの全重量が10%未満のものでは、個々の場合に、織物上の撥油撥水仕上げの性能が要求水準に達することを保証しないことがある。上記が50重量%を越えるものでは、性能面で適切な向上を提供しないのに、組成物の原価が上昇することがある。
【0108】
本発明の組成物は、成分AおよびBのほかに、さらなる成分を含有してよい。この種の成分の例は、織物仕上げ産業において通常使用される種類の、柔軟剤、セルロース架橋剤および難燃剤である。本発明の組成物は、成分AおよびBのほかに、好ましくは後記の成分C、Dおよび/または1,2−プロピレングリコールを追加の成分として含有する。1,2−プロピレングリコールは、水性分散体および液剤の安定剤として使用することができる。もし、本発明の組成物の水性分散体に、AおよびB以外の成分を加えるのであれば、これらの成分は、分散工程の前または後に加えてよい。前述した成分AとBの個別分散の場合には、その追加の成分を、分散前に成分Aまたは成分Bのいずれかに、または個別に調製した水性分散体の1種に加えることができる。また、これら追加の成分を、個別に調製したAおよびBの分散体を合わせた後のみに、添加することも可能である。成分Aおよび成分Bそれぞれの分散体を個別に調製する場合には、その2種の分散体を合わせた後のみに、追加の成分を添加する方が、多くの場合に有利である。しかしながら、もし成分Dを使用するのであれば、個別に調製した成分Bの分散体が、すでにこの成分Dを含有している方が有利であり得る。成分Aおよび成分Bを共分散する好ましい方法にあっては、分散工程前には、AとBの混合物が、成分Dおよび有機溶媒以外のいかなる追加の成分も含有しないほうが有利である。この場合には、分散剤または分散剤混合物を水に添加し、この水に、成分AとB、および成分Dと有機溶媒のすべてを含有させた混合物を撹拌して分散させる。この混合物が分散するまでは、さらなる成分の添加は、しない方がよい。
【0109】
成分Cは、アクリル酸系またはメタクリル酸系のホモポリマーまたはコポリマーであって、ペルフルオロ化RF1および/またはRF2基を1個以上含有し、ここでRF1およびRF2は、それぞれ前記定義による。この成分Cは、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルをモノマー構成単位として含有するポリマーであって、このエステルのアルコール成分中にRF基が存在するのが好ましい。好ましくは、これらのホモポリマーまたはコポリマーは、式:
CH2=C(R5)−COO−R3−RF
(式中、RFは、RF1またはRF2であり、該RF1およびRF2は、請求項1に定義されるとおりであり;R5は、水素またはメチルであり;そしてR3は、炭素原子2〜4個の脂肪族直鎖状の2価の基である)
のモノマーから誘導される構成単位を有する。コポリマーCは、ここで述べたモノマー構成単位に加えて、さらなるモノマー構成単位を含有してもよい。さらに好ましくは、コモノマーが、塩化ビニル、塩化ビニリデンまたはフッ素を含有しないアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルであって、特にそのアルコール部分が炭素原子4〜22個を有するエステルである。有用なRFポリマーは、上述のものに加え、アクリル酸基とRF基の間に、追加的に2価の官能基、たとえば−O−、−S−、−NH−または−NR2−を含有しているものである。この種のポリマーは、たとえばEP−A−190,993に記載されている。前記種類のアクリル酸系またはメタクリル酸系のホモポリマーまたはコポリマーは、周知の方法に従って、たとえば対応するモノマー類のフリーラジカル的に開始される単独重合または共重合によって合成することができる。成分Cとして有用なRF−(メタ)アクリル系ポリマーは、文献中に、たとえばEP−A−234,724、EP−A−190,993、US−A−3,893,984、US−A−3,808,251およびUS−A−3,491,169に記載されている。
【0110】
成分Dは、その中の−NCO基が封鎖されているジイソシアナートまたはポリイソシアナートである。このような封鎖された多官能イソシアナートが、織物仕上加工におけるエクステンダー(extender)として使用されることは公知である。これらのエクステンダーを、フッ素化ポリマーと組み合わせて使用すると、撥油撥水性能の水準および耐久性を向上させることができる。
【0111】
成分Dを合成するための有用なジイソシアナート類は、成分Bの合成に関連して前述したジイソシアナート類と同じである。ただし、有用なジイソシアナート、すなわち2個を越えるNCO基を有する化合物は、これらジイソシアナート中のC−H結合の1個以上がC−N=C=O結合で置き換えられている点で、前述のジイソシアナートとは異なる化合物である。C−N=C=Oにより置き換えられるC−H結合は、脂肪族性または芳香族性のC−H結合であってよい。
【0112】
−NCO基のための有用な封鎖剤は、成分Bに関連して前述したものと同じである。成分D中のイソシアナト基は、好ましくはケトンオキシム類、たとえばブタノンオキシムにより封鎖される。封鎖は完全であって、成分Dが、分析によって検出可能な遊離イソシアナト基を含有しないことが好ましい。
【0113】
成分Dとして有用なエクステンダー生成物は、ヨーロッパ特許出願No.98124501.2(出願日:1998年12月22日)および同様にEP−A−196,309、EP−A−537,578およびEP−A−872,503に記載されている。
【0114】
成分Dとして有用な、封鎖されたイソシアナト基を有するジイソシアナート類またはポリイソシアナート類は、ポリマー、特に封鎖されたイソシアナト基を有するポリウレタンであってよい。このようなポリウレタンは、多官能イソシアナートと多価アルコールとを、アルコール性OH基に対して過剰量のイソシアナト基を用いて反応させ、引き続いてポリウレタン中に残存する遊離イソシアナト基を封鎖することによって得られる。このようなポリウレタンの例は、Bayer製の Desmodur L75中の遊離イソシアナト基を封鎖することによって得られる生成物である。他の例は、Bayer製の Baygard EDWで、これは芳香族ジイソシアナートと1,1,1−トリメチロールプロパンとに基づくポリウレタンであって、そのイソシアナト基をケトンオキシムで封鎖したものである。同様に有用なのは、過剰量のジフェニルメタン4,4′−ジイソシアナートを、モノ−、ジ−およびトリプロピレングリコールの混合物と反応させ、ついでさらに1,1,1−トリメチロールプロパンおよびN−メチルジエタノールアミンと反応させ、そしてその遊離−NCO基を、ブタノンオキシムで封鎖することによって得られるポリウレタンである。さらなる有用なポリウレタンは、前述の式(XIII)のジイソシアナートまたはジイソシアナート混合物の過剰量を、たとえば式(V)、(VI)または(XII)のジオールまたはジオール混合物と反応させ、ついでその遊離イソシアナト基を封鎖することによって得ることができる。
【0115】
成分Dは、純粋な形態または水性分散体の形態で、調製された成分AとBの水性分散体に添加してよい。ただし、前述の、成分AおよびBを共分散させる方法を使用する場合には、成分Dを、分散前に成分AとBの混合物に添加することが好ましい。成分AとBの混合物が、有機溶媒中の溶液形態で存在する場合には、成分Dも有機溶媒中の溶液形態で使用するのが有利である。成分Dを、すでに成分Bを含有している反応混合物中で直接合成することによって、最終的に本発明組成物を調製することも可能である。これは、たとえば、有機溶媒中でジイソシアナートとジオールを反応させて成分Bを形成させ、ついで(成分Dを合成するために)ジイソシアナートの量を過剰にして再びジイソシアナートおよびジオールを加え、引き続いて、生成ポリウレタンの遊離−NCO基をケトンオキシムで封鎖することによって達成できる。この方法においては、成分Bの合成に使用する第1のジイソシアナートは、成分Dを形成させるものと同じか、または異なるものであってよい。生成したBとDの有機溶媒溶液は、ついで、同様に有機溶媒中の溶質として存在していてよい成分Aと合わせるのが好ましい。A、BおよびDの混合物を、ついで、非イオン性分散剤を含有する水の中に撹拌して分散させ、そして蒸留により有機溶媒を除去して、成分A、BおよびDの安定な水性分散体を得ることができる。希望するなら、引き続いて、前述の種類のさらなる成分を添加してよい。
【0116】
本発明の組成物は、好ましくは水性分散体の形態で存在し、そして好ましくは下記の成分を記載の相対比率で含有する。
成分Aを、5〜50重量%、特に5〜25重量%、
成分Bを、3〜40重量%、特に5〜25重量%、
成分Cを、0〜30重量%、特に3〜20重量%、
成分Dを、0〜20重量%、特に3〜15重量%、
分散剤または分散剤混合物を、0.5〜10重量%、
1,2−プロピレングリコールを、0〜20重量%。
残分は、水およびいずれかのさらなる構成成分である。
【0117】
本発明の組成物は、特に水性分散体の形態で、繊維材料、特に織物製品またはニット製品のような織物シート材料上に、非常に良好な撥油撥水効果を与える。これによって、良好なLAD性能と、最小の対摩耗性能劣化傾向を併せもつ織物を得ることも可能である。これらの織物の撥油撥水性能は、使用によって極めて小さい劣化しか示さないのに対し、先行技術による織物は、使用または摩耗後にしばしば不十分な撥油撥水性しか提供しない。これは、機械的摩耗が、織物表面からフッ素化ポリマーの一部を一緒に除去してしまうためと考えられる。本発明の組成物によって有利に仕上加工できる織物には、家具および自動車座席のための外張り生地が包含される。本発明の組成物は、広範囲の種類の繊維材料からなる織物、好ましくは合成ポリマー、特にポリエステル、ポリアクリロニトリルおよび/またはポリアミドが50〜100重量%、天然繊維、特にセルロースが0〜50重量%の織物に、有利な仕上加工を提供する。
【0118】
本発明の組成物の水性分散体は、公知の方法に従い、たとえば浸漬−絞り法によって、織物シート材料に適用することができる。仕上加工液の濃度および仕上加工の条件を、乾燥織物の全重量を基準にして、フッ素の重量%換算値で、乾燥後の織物上のフッ素付着量が、0.05〜1.5重量%、好ましくは0.1〜0.9%になるように設定するのが好ましい。浸漬による塗布後、通常の方法で絞り、そしてたとえば100〜120℃で5〜15分間乾燥する。さらに、乾燥した織物を、より高い温度、たとえば130〜180℃で0.5〜10分間処理するのが、多くの場合に有利である。
【0119】
【実施例】
本発明の例証となる実施態様を、より具体的に、以下に記載する。
【0120】
例1
a)成分Aの合成
撹拌機、温度計および油浴を備えた三つ口フラスコ中で、アジピン酸ジメチル0.5モル(87g)と、請求項1の式(II)(式中、X=−S−、c=1、b=2、h=(主として)7〜11)のジオール0.5モル(600g)との混合物を、100℃に加熱し、固形部分がなくなるまで100℃で撹拌した。次に、エステル交換反応の触媒として、メタンスルホン酸の70%水溶液8.5gを加えた。混合物を110℃に加熱し、この時点で徐々に減圧にした。生成するメタノールの留出が始まった後、蒸留を15〜20kPa[150〜200mbar]および110℃で5時間続けた。留出物約24gを得た。冷却により、固体生成物(成分A)660gが生成した。取扱いを容易にするために、これをメチルイソブチルケトン約830gに溶解した。
【0121】
b)成分Aの非イオン性水性分散体の調製
例1aで調製し、65℃にした溶液225gを、65℃に保った水306g、ポリオキシエチレン(10EO)イソトリデシルエーテル10gおよび1,2−プロピレングリコール13gの混合物中で、高速撹拌機を用いて撹拌し、分散させた。60℃における高圧均質化処理により、分散体を形成させ、この分散体からメチルイソブチルケトン溶媒を、減圧下、70℃で蒸留により除去した。生成した分散体を、水で20重量%濃度に希釈した。生成物は、わずかに青色を帯びた乳状分散体(エマルション)(“分散体1”)であった。
【0122】
例2
a)成分Bの合成
例1aにも使用した式(II)のジオール320g(0.267モル)、トリメチルヘキサメチレン1,6−ジイソシアナート(異性体混合物)44.5g(0.212モル)およびメチルイソブチルケトン633gを混合し、そして撹拌しながら65℃に加熱した。
【0123】
すべての成分が溶液になった後、トリメチルアミン0.08gおよびジブチルスズジラウラート0.3gを(両方ともメチルイソブチルケトン溶液で)加えた。その混合物を、−NCO基が分析で検出できなくなるまで85℃で撹拌し、ついで50℃に調整した。撹拌しながら、DDI−1410ジイソシアナート(構造は製品説明書参照)105g(0.17モル)およびN−メチルジエタノールアミン13.6g(0.23モル)を順次加え、そしてイソシアナト基が検出できなくなるまで85℃で撹拌した。
【0124】
得られた生成物を、メチルイソブチルケトンで、活性濃度36.2重量%に希釈した。
【0125】
このようにして調製したポリウレタン溶液1,333gに、成分Dを合成するために、ブタノンオキシム65.1gおよび Desmodur L75(Bayer製の遊離イソシアナト基含有ポリウレタン)231gを加えた。この混合物を60℃で、遊離−NCO基が検出できなくなるまで(約20分)撹拌した。
【0126】
b)成分Bおよび成分Dを含有する非イオン性水性分散体の調製
成分Bおよび成分Dを含有する、例2aで合成した混合物200gを、激しく撹拌しながら、ポリオキシエチレン(10EO)イソトリデシルエーテル8.8gおよび1,2−プロピレングリコール11.8gの水268g中の溶液に、65℃で加えた。得られた混合物のpHを、塩酸で2.8に調整し、そして該分散体を65℃で高圧均質化処理にかけた。溶媒/水混合物203gを、減圧下(27〜35kPa)に70℃で除去することによって、濃度32.4%の分散体269gが残留した。これを水で濃度25.2%に希釈した。その結果、わずかに黄色を帯びた乳状分散体(“分散体2”)を得た。
【0127】
例3 成分Aの水性分散体を、個別に調製した成分Bの水性分散体と合わせることによる本発明の組成物の調製
例1bで調製した水性分散体(分散体1)167.3gを、例2bで調製した水性分散体(分散体2)132.7gと合わせて、“分散体3”300gを得た。
【0128】
例4 成分A、成分Bおよび成分Dを共分散することによる本発明の組成物の調製
請求項11に規定した方法を用いて、以下の水性分散体(“分散体4”)を調製した。
【0129】
例1aで合成したエステル(成分A)57.2gのメチルイソブチルケトン72.8g中の溶液(温度約70℃)を、例2aで調製した溶液295.5gと、完全に混合した。この第2次溶液は、約65℃であり、そしてメチルイソブチルケトン165.5gのほかに、例2aの反応過程で形成された生成体混合物(成分BおよびDを含有)130gを含有していた。
【0130】
このようにして調製した成分A、BおよびDのメチルイソブチルケトン溶液を、充分に撹拌しながら、1,2−プロピレングリコール15.3gおよびポリオキシエチレンアルキルエーテル11.5gの水281g中の溶液に加えた。該ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、例1bおよび2bにおけるものと同じであった。ついで塩酸でpHを2.7に調整し、生成した分散体を高圧均質化処理にかけた。メチルイソブチルケトンを蒸留除去し、水で濃度25.5%に希釈して、わずかに黄色を帯びた乳状分散体である分散体4を得た。
【0131】
例5
a)成分Aの合成
撹拌機、温度計および油浴を備えた三つ口フラスコ中で、アジピン酸ジメチル0.5モル(87g)と、請求項1の式(VII)(式中、X1=−S−、R2=H、b1=1、h2=(主として)7〜11)のジオール0.5モル(510g)との混合物を、100℃に加熱し、固形部分がなくなるまで100℃で撹拌した。次に、エステル交換反応の触媒として、メタンスルホン酸の70%水溶液8.5gを加えた。混合物を110℃に加熱し、この時点で徐々に減圧にした。生成するメタノールの留出が始まった後、蒸留を15〜20kPaおよび110℃で5時間続けた。留出物約24gを得た。冷却により、固体生成物(成分A)570gが生成した。取扱いを容易にするために、これをメチルイソブチルケトン約830gに溶解した。
【0132】
b)成分Aの合成
撹拌機、温度計および油浴を備えた三つ口フラスコ中で、アジピン酸ジメチル0.5モル(87g)と、請求項1の式(VIII)(式中、X1=−O−、Y=−N−C4H9)のジオール0.5モル(570g)との混合物を、100℃に加熱し、固形部分がなくなるまで100℃で撹拌した。次に、エステル交換反応の触媒として、メタンスルホン酸の70%水溶液50gを加えた。混合物を110℃に加熱し、この時点で徐々に減圧にした。生成するメタノールの留出が始まった後、蒸留を15〜20kPaおよび110℃で5時間続けた。留出物約24gを得た。冷却により、固体生成物(成分A)630gが生成した。取扱いを容易にするために、これをメチルイソブチルケトン約830gに溶解した。
【0133】
c)成分Aの非イオン性水性分散体の調製
例5aで調製し、65℃にした溶液225gを、65℃に保った水306g、ポリオキシエチレン(10EO)イソトリデシルエーテル10gおよび1,2−プロピレングリコール13gの混合物中で、高速撹拌機を用いて撹拌し、分散させた。60℃における高圧均質化処理により、分散体を形成させ、この分散体からメチルイソブチルケトン溶媒を、減圧下、70℃で蒸留により除去した。生成した分散体を、水で20重量%濃度に希釈した。生成物は、わずかに青色を帯びた乳状分散体(エマルション)(“分散体5”)であった。
【0134】
例6
a)成分Bの合成
例5aにも使用した式(VII)のジオール273g(0.267モル)、トリメチルヘキサメチレン1,6−ジイソシアナート(異性体混合物)44.5g(0.212モル)およびメチルイソブチルケトン633gを混合し、そして撹拌しながら65℃に加熱した。
【0135】
すべての成分が溶液になった後、トリメチルアミン0.08gおよびジブチルスズジラウラート0.3gを(両方ともメチルイソブチルケトン溶液で)加えた。その混合物を、−NCO基が分析で検出できなくなるまで85℃で撹拌し、ついで50℃に調整した。激しく撹拌しながら、DDI−1410ジイソシアナート(構造は製品説明書参照)105g(0.17モル)およびN−メチルジエタノールアミン13.6g(0.23モル)を順次加え、そしてイソシアナト基が検出できなくなるまで85℃で撹拌した。
【0136】
得られた生成物を、メチルイソブチルケトンで、活性濃度35.2重量%に希釈した。
【0137】
このようにして調製したポリウレタン溶液1,333gに、成分Dを合成するために、ブタノンオキシム65.1gおよび Desmodur L75(Bayer製の遊離イソシアナト基含有ポリウレタン)231gを加えた。この混合物を60℃で、遊離−NCO基が検出できなくなるまで(約20分)撹拌した。
【0138】
b)成分Bの合成
例5bにも使用した式(VIII)のジオール305g(0.267モル)、トリメチルヘキサメチレン1,6−ジイソシアナート(異性体混合物)44.5g(0.212モル)およびメチルイソブチルケトン633gを混合し、そして撹拌しながら65℃に加熱した。
【0139】
すべての成分が溶液になった後、トリメチルアミン0.08gおよびジブチルスズジラウラート0.3gを(両方ともメチルイソブチルケトン溶液で)加えた。その混合物を、−NCO基が分析で検出できなくなるまで85℃で撹拌し、ついで50℃に調整した。激しく撹拌しながら、DDI−1410ジイソシアナート(構造は製品説明書参照)105g(0.17モル)およびN−メチルジエタノールアミン13.6g(0.23モル)を順次加え、そしてイソシアナト基が検出できなくなるまで85℃で撹拌した。
【0140】
得られた生成物を、メチルイソブチルケトンで、活性濃度35.7重量%に希釈した。
【0141】
このようにして調製したポリウレタン溶液1,333gに、成分Dを合成するために、ブタノンオキシム65.1gおよび Desmodur L75(Bayer製の遊離イソシアナト基含有ポリウレタン)231gを加えた。この混合物を60℃で、遊離−NCO基が検出できなくなるまで(約20分)撹拌した。
【0142】
c)成分Bおよび成分Dを含有する非イオン性水性分散体の調製
成分Bおよび成分Dを含有する、例6aで合成した混合物200gを、激しく撹拌しながら、ポリオキシエチレン(10EO)イソトリデシルエーテル8.8gおよび1,2−プロピレングリコール11.8gの水268g中の溶液に、65℃で加えた。得られた混合物のpHを、塩酸で2.8に調整し、そしてその分散体を65℃で高圧均質化処理にかけた。溶媒/水混合物203gを、減圧下(27〜35kPa)に70℃で除去することによって、濃度32.4%の分散体269gが残留し、これを水で濃度25.2%に希釈した。その結果、わずかに黄色を帯びた乳状分散体(“分散体6”)を得た。
【0143】
例7 成分Aの水性分散体を、個別に調製した成分Bの水性分散体と合わせることによる本発明の組成物の調製
例5cで調製した水性分散体(分散体5)167.3gを、例6cで調製した水性分散体(分散体6)132.7gと合わせて、“分散体7”300gを得た。
【0144】
例8 成分A、成分Bおよび成分Dを共分散することによる本発明の組成物の調製
請求項12に規定した方法を用いて、以下の水性分散体(“分散体8”)を調製した。
【0145】
例5aで合成したエステル(成分A)130gのメチルイソブチルケトン150g中の溶液(温度約70℃)を、例6aで調製した溶液295.5gと、完全に混合した。この第2次溶液は、約65℃であり、そしてメチルイソブチルケトン165.5gのほかに、例6aの反応過程で形成された生成体混合物(成分BおよびDを含有)130gを含有していた。
【0146】
このようにして調製した成分A、BおよびDのメチルイソブチルケトン溶液を、充分に撹拌しながら、1,2−プロピレングリコール15.3gとポリオキシエチレンアルキルエーテル11.5gの水281g中の溶液に加えた。該ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、例5cおよび6cにおけるものと同じであった。ついで塩酸でpHを2.7に調整し、生成した分散体を高圧均質化処理にかけた。メチルイソブチルケトンを蒸留除去し、水で濃度26%に希釈して、わずかに黄色を帯びた乳状分散体である分散体8を得た。
【0147】
仕上加工試験
それぞれが分散体1〜8のうちの1種を含む液を、織物処理に使用した。例3および例4で得た分散体3および4、ならびに例7および例8で得た分散体7および8は、成分Aだけでなく成分Bも含有しており、したがって本発明の組成物を構成する。例1bの分散体1および例2bの分散体2、そしてまたそれぞれ例5cおよび6cの分散体5および6は、対照的に、それぞれが成分AおよびBの一方のみを含有していて、そのため本発明の組成物ではなく、比較例である。分散体3および7は、成分AおよびBを個別に分散させ、この個別に調製した水性分散体を合わせる方法によって製造されており、一方、分散体4および8は、特に好ましい共分散の方法によって製造されたものである。
【0148】
以下に記載する仕上加工例9〜16に使用された液は、それぞれが60%酢酸を1g/L、湿潤剤(すべての例において同一の湿潤剤であって、ポリオキシエチレン系生成物および水を含む)を5g/L、および分散体1〜8を、以下に記した量で含有していた。
【0149】
例9(本発明外)
分散体1を50g/L含有する処理液9
【0150】
例10(本発明外)
分散体2を75.8g/L含有する処理液10
【0151】
例11(本発明による)
分散体3を57.6g/L含有する処理液11
【0152】
例12(本発明による)
分散体4を50g/L含有する処理液12
【0153】
例13(本発明外)
分散体5を50g/L含有する処理液13
【0154】
例14(本発明外)
分散体6を75.3g/L含有する処理液14
【0155】
例15(本発明による)
分散体7を56.7g/L含有する処理液15
【0156】
例16(本発明による)
分散体8を50g/L含有する処理液16
【0157】
液9〜12が含有する分散体1〜4の量に差があるのは、織物への撥油撥水効果をよりよく比較できるように、すべての処理液が同一フッ素量(重量%で)、すなわち4.55F重量%を含有するように調製した結果である。
【0158】
液13〜16が含有する分散体5〜8の量に差があるのは、織物への撥油撥水効果をよりよく比較できるように、すべての処理液が同一フッ素量(重量%で)、すなわち5.5g F/L液を含有するように調製した結果である。
【0159】
液9〜16のそれぞれを、異なる4種類の繊維の処理に使用した。それらを浸漬−絞り法によって塗布した。濡れ付着量は織物ごとに異なったが、一方、液の間の差はほとんどなかった。絞り後の濡れ付着量の重量%(未処理織物の重量基準)を、各種の織物について、以下に報告する。浸漬−絞り工程の後、各織物試料を110℃で15分間乾燥し、ついで150℃で5分間硬化させた。
【0160】
【0161】
前記で規定した処理の後、以下に規定する方法によって、織物試料の撥水性および撥油性を測定した。撥油性は、前述の処理で得られた状態の織物について直接(表1、2では、それぞれのデータを“初期”としてある)、またその基材を5往復の摩擦で摩耗した後、および10往復の摩擦で摩耗した後に測定した。摩耗後の撥油性は、その織物を使用した後の、またはその織物を機械的に痛め付けた後の撥油性能の耐久性についての情報を提供する。仕上加工した織物試料の摩耗操作は、AATCC試験法8−1996(ISO105−X12に相当)に規定されているクロックメ−タ−によって実施した。このクロックメ−タ−に、研磨紙を装着した。この装置を用い、織物試料を5往復または10往復の摩擦によって摩耗させた。撥油性の測定は、この摩耗操作の後に繰り返した。
【0162】
撥油性は、AATCC試験法118−1997(ISO14419に相当)を用いて測定した。この試験法は、種々の表面張力を有する多数の液状炭化水素による濡れに対する、仕上加工された織物の抵抗性に基づいている。撥油効果には数値の等級が与えられ、数値が高いほど撥油性がよい。
【0163】
仕上加工された織物の撥水性は、AATCC試験法22−1996(ISO4920に相当)に記載されたスプレー試験によって測定した。スプレー水による織物試料の濡れを目視で等級づけする。最も効果的な撥水性を等級100とし、効果最低のものを等級0とする。表1、2には、各々のスプレー試験について3個の等級を記してあるが、これは3回続けて実施したスプレー試験(各回間に織物の乾燥なし)の等級に対応する。
【0164】
下記の表1および表2に、試験結果を示す。
これらの表は、本発明による例11、12、15および16が、すべて例9、10、13および14よりも良好な結果を与えることを示している。
【0165】
【表1】
【0166】
【表2】
Claims (23)
- 成分Aおよび成分Bを含む組成物であって、成分Aが、エステルまたはエステル混合物であり、そして式(I):
そして成分Bが、式(II)〜(XII):
(HO−CH2)3C−CH2−CH3 (XII)
のジオールから選択されるジオールまたはジオール混合物を、式(XIII):
OCN−R″′−NCO (XIII)
のジイソシアナートまたはジイソシアナート混合物と反応させることによって得られるオリゴウレタンまたはポリウレタンである、
(以上の式中、
いずれのRも、互いに独立に、水素または炭素原子1〜4個のアルキル基であり;
aは、2〜10であり;
bは、1〜4であり;
cは、0または1であり;
dは、0または1であり;
RF1は、
h1は、3〜15であり;
R′は、dが1の場合は
eは、1〜4であり;
fは、10〜50であり;
gは、0〜6であり;
tは、0〜8であり;
Xは、−O−、−S−、−NR−または−PR−であり;
R″は、Rまたは−CH2CH2OHであり;
X1は、−O−、−S−、−NR2−、−PR2−、
Yは、−O−、−S−、−NR2−または−PR2−であり;
Zは、
b1は、1〜4であり;
c1は、0〜18であり;
d1は、0〜8であり;
RF2は、
h2は、3〜19であり;
e1は、0〜8であり;
いずれのR2も、互いに独立に、水素または炭素原子1〜18個の、分岐状もしくは非分岐状アルキル基であり;
pは、3〜8であり;
uは、2〜8であり;
R″′は、炭素原子4〜40個の、2価の脂肪族もしくは脂環式の基、または式−C6H3(R)−、−C6H3(R)−CH2−C6H3(R)−もしくは−C6H3(R)−CR2−C6H3(R)−
の2価の芳香族基であって、式中、C6H3は、ベンゼンから誘導される3価の基である)
組成物。 - ジオールとジイソシアナートの反応生成物中に残存するいかなるイソシアナト基も封鎖されている、請求項1記載の組成物。
- 成分Aが、ジカルボン酸またはジカルボン酸混合物を、ジオールまたはジオール混合物と反応させることによって得られるものであって、その比率として−COOH基1モル当たりアルコール性OH基全体で0.9〜1.1モル使用し、そしてこれらOH基の数の50〜100%が、式(II)および/もしくは式(III)ならびに/または式(VII)、(VIII)、(IX)、(X)もしくは(XI)のジオールから由来したものである、請求項1または2記載の組成物。
- 成分Bが、ジオールまたはジオール混合物を、ジイソシアナートまたはジイソシアナート混合物と反応させることによって得られるものであって、その比率としてアルコール性OH基1モル当たり−NCO基を0.9〜1.1モル使用するものであり、そして反応後に残存しているいかなるイソシアナト基も、ケトンオキシムによって封鎖されている、請求項1〜3のいずれか1項記載の組成物。
- 成分AおよびBのほかに、追加の成分として、分散剤または分散剤混合物を含有する水性分散体である、請求項1〜4のいずれか1項記載の組成物。
- 追加の成分として、成分C、Dおよび1,2−プロピレングリコールの1種以上を含有し、成分Cが、RF1またはRF2基を1個以上有するアクリル酸系またはメタクリル酸系のホモポリマーもしくはコポリマーであって、そのRF1およびRF2は、それぞれ請求項1に定義されたものであり、成分Dが、ジイソシアナートまたはポリイソシアナートであって、その−NCO基が、封鎖されているものである、請求項1〜5のいずれか1項記載の組成物。
- 成分Aの成分Bに対する重量比が、成分Aが式(II)〜(VI)のジオールまたはジオール混合物を用いて製造された場合には、1:1〜5:1の範囲にあり、またその重量比が、成分Aが式(VII)〜(XI)のジオールまたはジオール混合物を用いて製造された場合には、1:10〜5:1の範囲にある、請求項1〜6のいずれか1項記載の組成物。
- 構成成分として、
成分Aを5〜50重量%、
成分Bを3〜40重量%、
成分Cを0〜30重量%、
成分Dを0〜20重量%、
分散剤または分散剤混合物を0.5〜10重量%、および
1,2−プロピレングリコールを0〜20重量%
含む、請求項5〜7のいずれか1項記載の組成物。 - 構成成分として、
成分Aを5〜25重量%、
成分Bを5〜25重量%、
成分Cを3〜20重量%、
成分Dを3〜15重量%、
分散剤または分散剤混合物を0.5〜10重量%、および
1,2−プロピレングリコールを0〜20重量%
含む、請求項5〜7のいずれか1項記載の組成物。 - 成分Bが、式(II)、式(VII)または式(VIII)のジオールを、式OCN−R″′−NCO(式中、R″′が、炭素原子6〜12個の直鎖状または分岐状アルキレン基である)の化合物と、得られる反応生成物が遊離−NCO基を有せず、遊離OH基を有するような量で反応させ、次に、さらに炭素原子10〜40個の脂環式ジイソシアナートと、得られる反応生成物が遊離−NCO基を有するような量で反応させ、そして次に、式(V)のジオールと、得られる反応生成物(成分B)が遊離−NCO基を有しないような量で反応させることによって得られるオリゴウレタンまたはポリウレタンである、請求項1〜11のいずれか1項記載の組成物。
- 成分AおよびBの混合物を調製し、この混合物を、非イオン性の分散剤または分散剤混合物を使用し、アニオン性またはカチオン性の分散剤を使用せずに水に分散することを含む、請求項5〜13のいずれか1項記載の組成物の製造方法。
- 成分AおよびBの混合物が、追加の成分として、有機溶媒および/または成分Dを含有する、請求項14記載の方法。
- 成分AおよびBの混合物が有機溶媒を含有し、該混合物を水に分散させた後に、有機溶媒を除去する工程を含む、請求項15記載の方法。
- 柔軟剤、セルロース架橋剤、難燃剤、1,2−プロピレングリコールならびに請求項6に定義された成分Cおよび成分Dからなる群より選択される1種以上の成分を添加する工程を含む、請求項14〜16のいずれか1項記載の方法。
- 混合物が、成分AおよびBを、A:B重量比が1:10〜5:1の範囲にある量で含有する、請求項14〜17のいずれか1項記載の方法。
- 有機溶媒を除外した組成物の全重量を基準として、組成物が、成分AおよびBを合計10〜50重量%含有するような量で混合物を分散する、請求項14〜18のいずれか1項記載の方法。
- 請求項14〜20のいずれか1項記載の方法によって得られる組成物。
- 請求項1〜13または21のいずれか1項記載の組成物の、繊維材料を処理するための使用。
- 繊維材料が、合成ポリマー50〜100重量%、および天然繊維0〜50重量%のものである、請求項22記載の使用。
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