JP5994078B2 - Water repellent composition, method for producing substrate with water repellent layer, water repellent layer forming coating solution and water repellent processed paper - Google Patents

Water repellent composition, method for producing substrate with water repellent layer, water repellent layer forming coating solution and water repellent processed paper Download PDF

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Description

本発明は、撥水剤組成物、撥水層付基材の製造方法、撥水層形成用塗布液及びそれらを用いた撥水加工紙に関する。   The present invention relates to a water repellent composition, a method for producing a substrate with a water repellent layer, a water repellent layer forming coating solution, and a water repellent processed paper using them.

一般に、基材表面の撥水性を高めるためにシリコーンやフッ素系化学物質などの撥水剤を塗布しているが、表面の化学的成分を改質するだけでは、水との接触角が140°以上である超撥水表面を得ることが難しい。このため、疎水性微粒子を表面に塗布し、微細凹凸構造を形成する方法が提案されている(特許文献1、2)。最近では、より簡単な方法で広い面積を処理する方法として、低分子ゲル化剤を塗布し、自己集合性ナノファイバーの微細凹凸構造による超撥水膜作製法が報告されている(非特許文献1)。さらに、この低分子ゲル化剤と高分子材料とからなる耐摩擦性や基材との接着性が高い超撥水性材料が提案されている(特許文献3)。また、これとは逆に、紙のリサイクルなどを想定した必要に応じて容易に撥水膜を除去できる撥水剤も提案されている(特許文献4)。   In general, in order to increase the water repellency of the substrate surface, a water repellent such as silicone or fluorine-based chemicals is applied. However, by simply modifying the chemical components on the surface, the contact angle with water is 140 °. It is difficult to obtain a super water-repellent surface as described above. For this reason, the method of apply | coating hydrophobic microparticles | fine-particles on the surface and forming a fine concavo-convex structure is proposed (patent documents 1 and 2). Recently, as a method for treating a large area by a simpler method, a super-water-repellent film production method using a micro uneven structure of a self-assembling nanofiber has been reported (Non-patent Document) 1). Furthermore, a super water-repellent material composed of this low molecular gelling agent and a polymer material has been proposed (Patent Document 3). Contrary to this, a water repellent that can easily remove the water repellent film as required assuming paper recycling is proposed (Patent Document 4).

特開2003−172808号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-172808 特開2005−188016号公報JP 2005-188016 A 特開2009−051921号公報JP 2009-051921 A 特開2012−007099号公報JP 2012-007099 A

Yamanaka etal.,Chemical Communication,2006,2248-2250.Yamanaka etal., Chemical Communication, 2006, 2248-2250.

前述の特許文献1〜3や非特許文献1に見られるように、塗布により水と基材との接触角が140°以上の超撥水表面を作製するにあたり、通常シリコーン、含フッ素化合物、それらを含む微粒子や樹脂が用いられる。これらの撥水剤は一度基材表面に塗布すると撥水剤のみをはがすことは難しく、特に水溶性洗浄剤で除去することは極めて困難であり、製品をリサイクルする際などに支障をきたす。撥水処理を必要とされる基材の中でも、特に紙材はリサイクル性が重要視されている。特許文献2には紙材向けの撥水剤の記載があるが、これらを含め従来の撥水剤を被覆すると被覆後の紙材は水に対する親和性がなくなるため、リサイクル性が極めて悪くなるという欠点があった。加えて、高分子材料などで被覆されると紙の通気性を損なう上、鉛筆やペンで書き込みができなくなるという問題もあった。一方、特許文献4にあるように、12−ヒドロキシステアリン酸をベースとした撥水化剤は、アルカリ水溶液で洗浄することにより容易に除去することができる。しかし、この撥水剤を用いる場合には、溶液濃度を高く(0.5wt%以上)する必要があるため、結果として撥水膜が厚くなり、基材の見た目や手触りを損なうという欠点があった。従って、これらの欠点を改善した撥水剤組成物及び撥水層付基材の製造方法の開発が望まれていた。
本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、少量の塗布で優れた撥水性を付与し、不用となった場合に除去が容易な撥水剤組成物、及び撥水層付基材並びに撥水加工紙を提供することを課題とする。
As seen in the above-mentioned Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1, when a super water-repellent surface having a contact angle between water and a substrate of 140 ° or more is produced by coating, usually silicone, fluorine-containing compounds, those Fine particles and resins containing are used. Once these water repellents are applied to the surface of the substrate, it is difficult to remove only the water repellent, and in particular, it is extremely difficult to remove with a water-soluble cleaning agent, which hinders recycling of products. Among the base materials that require water repellent treatment, recycling is particularly important for paper materials. Patent Document 2 has a description of water repellents for paper materials. However, if conventional water repellents including these are coated, the paper material after coating loses its affinity for water, so that the recyclability becomes extremely poor. There were drawbacks. In addition, when coated with a polymer material, the air permeability of the paper is impaired, and writing with a pencil or pen becomes impossible. On the other hand, as disclosed in Patent Document 4, the water repellent agent based on 12-hydroxystearic acid can be easily removed by washing with an alkaline aqueous solution. However, when this water repellent is used, it is necessary to increase the solution concentration (0.5 wt% or more), and as a result, the water repellent film becomes thick and the appearance and feel of the substrate are impaired. It was. Accordingly, it has been desired to develop a water repellent composition and a method for producing a substrate with a water repellent layer that have improved these drawbacks.
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and imparts excellent water repellency with a small amount of application, and with a water repellent composition that can be easily removed when it becomes unnecessary, and with a water repellent layer It is an object of the present invention to provide a substrate and a water-repellent processed paper.

発明者らは、前記課題を達成するために検討した結果、低分子ゲル化剤として知られているカルボン酸のアルミニウム塩と、炭素数が10以上であるモノカルボン酸及び炭素数が10以上であるジカルボン酸の少なくとも1種とを混合することにより撥水性組成物となり、この撥水性組成物の溶液を用いれば、それが低濃度(0.5%未満)であっても基材に塗布することによりその表面を超撥水化(水と基材との接触角が140°以上)できることを見出し、本発明を達成するに至った。
すなわち、本発明の撥水剤組成物は、カルボン酸のアルミニウム塩と、炭素数が10以上であるモノカルボン酸及び炭素数が10以上であるジカルボン酸の少なくとも1種と、を含有することを特徴とする。
As a result of investigations to achieve the above-mentioned problems, the inventors have found that an aluminum salt of a carboxylic acid known as a low-molecular gelling agent, a monocarboxylic acid having 10 or more carbon atoms, and 10 or more carbon atoms. A water-repellent composition is obtained by mixing at least one dicarboxylic acid, and if a solution of this water-repellent composition is used, it can be applied to a substrate even at a low concentration (less than 0.5%). As a result, it was found that the surface can be made extremely water repellent (the contact angle between water and the substrate is 140 ° or more), and the present invention has been achieved.
That is, the water repellent composition of the present invention contains an aluminum salt of a carboxylic acid and at least one of a monocarboxylic acid having 10 or more carbon atoms and a dicarboxylic acid having 10 or more carbon atoms. Features.

前記カルボン酸のアルミニウム塩の炭素数は8以上であることが望ましい。炭素数8以上のカルボン酸部位を有するカルボン酸アルミニウム塩は疎水性が高く、これらの化合物を含有する前記本発明の撥水剤組成物を塗布した表面は水との接触角が140°より大きくなるからである。より好ましい炭素数は8以上50以下であり、さらに好ましくは8以上30以下であり、最も好ましくは8以上20以下である。   It is desirable that the aluminum salt of the carboxylic acid has 8 or more carbon atoms. Carboxylic acid aluminum salts having a carboxylic acid moiety having 8 or more carbon atoms have high hydrophobicity, and the surface coated with the water repellent composition of the present invention containing these compounds has a contact angle with water larger than 140 °. Because it becomes. The carbon number is more preferably 8 or more and 50 or less, further preferably 8 or more and 30 or less, and most preferably 8 or more and 20 or less.

前記カルボン酸のアルミニウム塩はステアリン酸アルミニウム塩、2−エチルヘキサン酸アルミニウム塩、ラウリン酸アルミニウム塩、ベヘン酸アルミニウム塩、オレイン酸アルミニウム塩、ドデカン二酸アルミニウム塩の少なくとも1種であることが望ましい。これらのカルボン酸アルミニウム塩はゲル化能が高いため、これらの化合物を含む撥水性組成物の溶液を用いれば、低濃度(0.5%未満)であっても基材に塗布することによりその表面を容易に撥水化することができる。   The aluminum salt of the carboxylic acid is preferably at least one of aluminum stearate, aluminum 2-ethylhexanoate, aluminum laurate, aluminum behenate, aluminum oleate, and aluminum dodecanedioate. Since these carboxylic acid aluminum salts have a high gelling ability, if a solution of a water-repellent composition containing these compounds is used, the solution can be applied to a substrate even at a low concentration (less than 0.5%). The surface can be made water repellent easily.

前記モノカルボン酸及びジカルボン酸は、炭素数10以上であることが要件とされる。炭素数10以上であるモノカルボン酸、ジカルボン酸は疎水性が高く、これらの化合物を含有する前記本発明の撥水剤組成物を塗布した表面は水との接触角が140°より大きくなるからである。より好ましい炭素数は8以上50以下であり、さらに好ましくは8以上30以下であり、最も好ましくは10以上22以下である。   The monocarboxylic acid and dicarboxylic acid are required to have 10 or more carbon atoms. Monocarboxylic acids and dicarboxylic acids having 10 or more carbon atoms have high hydrophobicity, and the surface on which the water repellent composition of the present invention containing these compounds is applied has a contact angle with water larger than 140 °. It is. The carbon number is more preferably 8 or more and 50 or less, further preferably 8 or more and 30 or less, and most preferably 10 or more and 22 or less.

前記モノカルボン酸はステアリン酸(融点70℃)、ベヘン酸(融点82℃)及びパルミチン酸(融点63℃)の少なくとも1種であり、前記ジカルボン酸はドデカン二酸(融点129℃)及びセバシン酸(融点134℃)の少なくとも1種であることが好ましい。こうであれば、前記本発明の撥水剤組成物を塗布した表面と水との接触角が140°より大きく、かつ、耐熱性が60℃以上の撥水膜を形成することができる。   The monocarboxylic acid is at least one of stearic acid (melting point 70 ° C.), behenic acid (melting point 82 ° C.) and palmitic acid (melting point 63 ° C.), and the dicarboxylic acid is dodecanedioic acid (melting point 129 ° C.) and sebacic acid. It is preferably at least one of (melting point 134 ° C.). In this case, a water repellent film having a contact angle between the surface on which the water repellent composition of the present invention is applied and water is greater than 140 ° and the heat resistance is 60 ° C. or more can be formed.

本発明の撥水剤組成物では、(前記モノカルボン酸及び前記ジカルボン酸の総重量)/(前記カルボン酸のアルミニウム塩の総重量)の値が0.8以上200以下であることが好ましい。こうであれば、前記紙用超撥水剤組成物を均一に塗布でき、かつ、該撥水剤組成物を塗布した表面と水との接触角が140°より大きくなるからである。より好ましくは(前記モノカルボン酸及び前記ジカルボン酸の総重量)/(前記カルボン酸のアルミニウム塩の総重量)の値が1.0以上100以下であり、さらに好ましくは1.5以上50以下であり、最も好ましくは2以上30以下である。   In the water repellent composition of the present invention, the value of (total weight of the monocarboxylic acid and dicarboxylic acid) / (total weight of the aluminum salt of the carboxylic acid) is preferably 0.8 or more and 200 or less. This is because the super-water-repellent composition for paper can be applied uniformly, and the contact angle between the surface on which the water-repellent composition is applied and water is greater than 140 °. More preferably, the value of (total weight of the monocarboxylic acid and dicarboxylic acid) / (total weight of the aluminum salt of the carboxylic acid) is 1.0 or more and 100 or less, and more preferably 1.5 or more and 50 or less. Yes, most preferably 2 or more and 30 or less.

また、本発明の撥水剤組成物を用いて撥水層付基材を製造することができる。
すなわち、本発明の撥水層付基材の製造方法は、本発明の撥水剤組成物を液体に溶解又は分散させて塗布液とする塗布液調製工程と、該塗布液を基材の表面に付着させるコーティング工程と、該基材に表面に付着した該塗布液に含まれている液体を乾燥させて撥水性膜を形成する膜形成工程と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の撥水層付基材の製造方法に用いる撥水層形成用塗布液は、本発明の撥水剤組成物を液体に溶解又は分散させてなる。
Moreover, the base material with a water repellent layer can be manufactured using the water repellent composition of the present invention.
That is, the method for producing a substrate with a water repellent layer of the present invention comprises a coating liquid preparation step in which the water repellent composition of the present invention is dissolved or dispersed in a liquid to form a coating liquid, and the coating liquid is applied to the surface of the substrate. And a film forming step of forming a water-repellent film by drying a liquid contained in the coating solution attached to the surface of the base material.
Moreover, the water-repellent layer forming coating solution used in the method for producing a substrate with a water-repellent layer of the present invention is obtained by dissolving or dispersing the water-repellent composition of the present invention in a liquid.

前記撥水剤組成物は、特に撥水加工紙作製に有効である。紙材をリサイクルする際に紙材をアルカリ性溶液に投入する工程があるが、この工程で紙材に被覆されたモノカルボン酸、ジカルボン酸は容易にアルカリ金属塩に変化し、水に溶解、もしくは分散することができる。このため、前記撥水剤組成物から得られる撥水加工紙はリサイクルが容易である。   The water repellent composition is particularly effective for producing water-repellent processed paper. When recycling the paper material, there is a step of adding the paper material to an alkaline solution. In this step, the monocarboxylic acid and dicarboxylic acid coated on the paper material are easily converted into an alkali metal salt and dissolved in water, or Can be dispersed. For this reason, the water repellent processed paper obtained from the water repellent composition is easy to recycle.

本発明の撥水剤組成物は、塗布や吹付塗装等をした後、乾燥させることにより、極めて容易に基材を被覆できる。こうして形成された撥水性の被膜は、水との接触角を140°より大きい超撥水表面にすることができる。また、撥水層形成用塗布液の溶液濃度が低くても(0.5%以下)基材表面を超撥水化することができる。また、本発明の撥水剤組成物で被覆した表面をアルカリ溶液で洗浄することにより、容易に被覆膜をはがすことができる。このため、該撥水剤組成物を被覆することにより得られる撥水加工紙はリサイクルが容易であり、環境への負荷も少ない。さらに、形成される撥水膜は低分子化合物のみで構成されているため、紙の通気性を損なうことがなく、鉛筆やペンで書き込みができるという利点がある。   The water repellent composition of the present invention can coat a substrate very easily by applying and spraying and then drying. The water-repellent film thus formed can be a super water-repellent surface having a contact angle with water of more than 140 °. Further, even when the solution concentration of the water repellent layer forming coating solution is low (0.5% or less), the surface of the substrate can be made super water repellent. Moreover, the coating film can be easily peeled off by washing the surface coated with the water repellent composition of the present invention with an alkaline solution. For this reason, the water-repellent processed paper obtained by coating the water-repellent composition is easy to recycle and has little environmental burden. Further, since the formed water repellent film is composed only of a low molecular weight compound, there is an advantage that writing with a pencil or pen is possible without impairing the air permeability of the paper.

実施例1における接触角測定時の撥水膜上の水滴の図面代用写真である。4 is a drawing-substituting photograph of water droplets on a water-repellent film when measuring a contact angle in Example 1. FIG. 実施例1における撥水膜表面の図面代用電子顕微鏡写真である。2 is a drawing-substituting electron micrograph of the surface of the water-repellent film in Example 1. FIG. 比較例7における接触角測定時の被覆膜上の水滴の図面代用写真である。14 is a drawing-substituting photograph of water droplets on the coating film at the time of contact angle measurement in Comparative Example 7. FIG. 比較例7における被覆表面の図面代用電子顕微鏡写真である。10 is a drawing-substituting electron micrograph of a coated surface in Comparative Example 7. FIG.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の撥水剤組成物は、カルボン酸のアルミニウム塩と、炭素数が10以上であるモノカルボン酸及び炭素数が10以上であるジカルボン酸の少なくとも1種と、を含有することを特徴とする。両者を適切な有機溶媒に均一に溶解、または分散した後、基材表面に塗布や吹付等の手法により付着させ、溶媒を除去することにより超撥水表面を得ることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The water repellent composition of the present invention contains an aluminum salt of a carboxylic acid and at least one of a monocarboxylic acid having 10 or more carbon atoms and a dicarboxylic acid having 10 or more carbon atoms. To do. After both are uniformly dissolved or dispersed in an appropriate organic solvent, the super-water-repellent surface can be obtained by adhering to the surface of the substrate by a technique such as coating or spraying and removing the solvent.

前記カルボン酸のアルミニウム塩のカルボン酸部位は、例えば、オクタン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、2−エチルヘキサン酸、イソステアリン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、エルカ酸、セバシン酸、ドデカン二酸、エイコサン二酸、などの化合物が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。   The carboxylic acid portion of the aluminum salt of the carboxylic acid is, for example, octanoic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, 2-ethylhexanoic acid, isostearic acid, Although compounds such as palmitoleic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, erucic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, and eicosanedioic acid are exemplified, it is not necessarily limited thereto.

カルボン酸のアルミニウム塩の中でも、ステアリン酸アルミニウム、2−エチルヘキサン酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム、ベヘン酸アルミニウム、オレイン酸アルミニウム及びドデカン二酸アルミニウムはゲル化能が高く、これらの化合物を含む撥水剤組成物は容易に基材表面を撥水化することができる。これらの化合物は単独であってもよいし、複数を混合して用いてもよい。   Among aluminum salts of carboxylic acids, aluminum stearate, aluminum 2-ethylhexanoate, aluminum laurate, aluminum behenate, aluminum oleate and aluminum dodecanedioate have high gelling ability, and water repellents containing these compounds The composition can easily make the surface of the substrate water repellent. These compounds may be used alone or in combination.

本発明の撥水剤組成物に含まれるモノカルボン酸やジカルボン酸としては、例えば、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、エイコサン二酸、などの化合物が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。これらの化合物は単独であってもよいし、複数を混合して用いてもよい。
これらのモノカルボン酸やジカルボン酸の中でも、ステアリン酸、ベヘン酸、パルミチン酸、ドデカン二酸、セバシン酸は比較的手に入れやすく、融点も60℃以上であり、耐熱性に優れた撥水膜が得られる。
Examples of the monocarboxylic acid and dicarboxylic acid contained in the water repellent composition of the present invention include capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, sebacic acid, dodecane. Although compounds, such as a diacid and eicosane diacid, are mentioned, It is not necessarily limited to these. These compounds may be used alone or in combination.
Among these monocarboxylic acids and dicarboxylic acids, stearic acid, behenic acid, palmitic acid, dodecanedioic acid, and sebacic acid are relatively easy to obtain, have a melting point of 60 ° C. or higher, and have excellent heat resistance. Is obtained.

また、本発明の撥水層形成用塗布液に用いる液体としては、本発明の撥水剤組成物を均一に溶解又は分散できるものならば特に限定はない。例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、アルコールエステル類、ケトンエステル類、エーテル類、ケトンアルコール類、エーテルアルコール類、ケトンエーテル類、エステルエーテル類、ニトリル類、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、ハロゲン化物等が挙げられる。 In addition, the liquid used for the water-repellent layer-forming coating liquid of the present invention is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the water-repellent composition of the present invention. For example, alcohols, ketones, esters, alcohol esters, ketone esters, ethers, ketone alcohols, ether alcohols, ketone ethers, ester ethers, nitriles, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons , Halides and the like.

(前記モノカルボン酸及び前記ジカルボン酸の総重量)/(前記カルボン酸のアルミニウム塩の総重量)の値が0.8以上200以下であることが好ましい。この範囲内の比率であれば、得られる撥水被膜の水との接触角が特に大きくなる。   The value of (total weight of monocarboxylic acid and dicarboxylic acid) / (total weight of aluminum salt of carboxylic acid) is preferably 0.8 or more and 200 or less. If the ratio is within this range, the contact angle of the resulting water-repellent coating with water is particularly large.

本発明の撥水層付基材の製造方法における塗布液調製工程における溶解あるいは分散の方法には特に限定がなく、例えば加熱して溶解、または分散させたり、攪拌機を用いて溶解、または分散させたりすることができる。分散のために分散剤を用いてもよい。   There is no particular limitation on the method of dissolution or dispersion in the coating liquid preparation step in the method for producing a substrate with a water repellent layer of the present invention. For example, dissolution or dispersion by heating or dissolution or dispersion using a stirrer is possible. Can be. A dispersing agent may be used for dispersion.

本発明の撥水層付基材の製造方法におけるコーティング工程においては、塗布液を基材の表面に付着させる方法として特に限定はなく、撥水剤組成物を塗布したり、吹き付けたりする方法が含まれる。例えばスピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、スクリーン印刷法、バーコーター法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の従来公知の塗布方法が使用できる。   In the coating process in the method for producing a substrate with a water repellent layer of the present invention, there is no particular limitation as a method for attaching the coating liquid to the surface of the substrate, and a method of applying or spraying a water repellent composition included. For example, conventionally known coating methods such as spin coating method, flow coating method, spray coating method, dip coating method, roll coating method, screen printing method, bar coater method, brush coating, and sponge coating can be used.

塗布液に含まれている液体を乾燥させて撥水性膜を形成する膜形成工程には特に限定がなく、例えば加熱、送風、減圧等の従来公知の溶媒乾燥法により膜形成することができる。   There is no particular limitation on the film forming process for forming the water-repellent film by drying the liquid contained in the coating solution, and the film can be formed by a conventionally known solvent drying method such as heating, air blowing, or decompression.

本発明の撥水剤組成物には、必要に応じて公知の添加剤を配合することができる。このような添加剤としては、着色材、紫外線吸収剤、光安定剤、レベリング剤、増粘剤、消泡剤、防カビ剤などが例示される。   In the water repellent composition of the present invention, known additives can be blended as necessary. Examples of such additives include coloring materials, ultraviolet absorbers, light stabilizers, leveling agents, thickeners, antifoaming agents, and antifungal agents.

本発明の撥水剤組成物が使用できる被塗布物には特に制限がなく、各種材料の被覆のために使用することができ、例えば紙、金属(例えば、鉄、アルミニウム、これらを含む合金など)、木、ガラス、プラスチック、コンクリート、セラミックス、有機又は無機質塗膜を施した基材などが挙げられる。   There are no particular restrictions on the coated object in which the water repellent composition of the present invention can be used, and it can be used for coating various materials, such as paper, metal (for example, iron, aluminum, alloys containing these, etc.) ), Wood, glass, plastic, concrete, ceramics, and a base material provided with an organic or inorganic coating film.

前記被塗布物の中でも本発明の撥水剤組成物は撥水剤を除去してリサイクル性が求められる紙材に対し特に有効であり、紙材として例えば新聞巻取紙、印刷・情報用紙、包装用紙、衛生用紙、段ボール紙、雑種紙などが挙げられる。   Among the objects to be coated, the water repellent composition of the present invention is particularly effective for paper materials that are required to be recycled by removing the water repellent, and examples of paper materials include newspaper winding paper, printing / information paper, and packaging paper. Sanitary paper, corrugated paper, hybrid paper and the like.

以下、本発明を具体化した実施例をあげて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

(カルボン酸のアルミニウム塩の合成)
ステアリン酸アルミニウム塩、エチルヘキサン酸は市販品を用いた。それ以外のカルボン酸のアルミニウム塩は以下の方法で得た。
ラウリン酸ナトリウム塩(分子量約222)1332mgと硫酸アルミニウム16水和物(分子量約630)630mgをそれぞれ蒸留水約30mLに溶解させた。その2つの溶液を混合し、室温で24時間攪拌した。溶液中に析出した白色固体を濾過し、蒸留水でよく洗浄した後、乾燥させることによりラウリン酸アルミニウム塩を得た。同様の方法で、ベヘン酸アルミニウム塩、オレイン酸アルミニウム塩、ドデカン二酸アルミニウム塩を得た。
(Synthesis of aluminum salt of carboxylic acid)
Commercial products were used for aluminum stearate and ethylhexanoic acid. Other aluminum salts of carboxylic acid were obtained by the following method.
1332 mg of sodium laurate (molecular weight of about 222) and 630 mg of aluminum sulfate 16 hydrate (molecular weight of about 630) were dissolved in about 30 mL of distilled water. The two solutions were mixed and stirred at room temperature for 24 hours. The white solid precipitated in the solution was filtered, washed well with distilled water, and dried to obtain an aluminum laurate salt. In the same manner, aluminum behenate, aluminum oleate, and aluminum dodecanedioate were obtained.

<実施例1〜22>
(撥水層付き基材作製)
表1に示すカルボン酸のアルミニウム塩と、炭素数が10以上であるモノカルボン酸、もしくは、炭素数が10以上であるジカルボン酸と、を各種有機溶媒1mLに加熱溶解、又は分散させ、その溶液を各種基材(38mm×26mm)の上にキャストし、室温で放置した。配合比は、(モノカルボン酸及びジカルボン酸の総重量)/(カルボン酸のアルミニウム塩の総重量)の値を0.8以上200以下とした。キャストする溶液量は、ガラス板0.5mL、上質紙0.2mL、ボール紙0.4mL、段ボール紙0.5mLとした。キャストしてから3日後に塗布面の水の接触角を光学式接触角計(KSV Instruments社
CAM200)で測定し、表1の結果を得た。得られたすべての塗布表面は水との静的接触角が140°以上であった。表1、No.1の接触角測定時の撥水膜上の水滴の写真を図1に示す。図2に同被覆表面の電子顕微鏡写真を示す。
<Examples 1 to 22>
(Preparation of substrate with water repellent layer)
A solution of aluminum salt of carboxylic acid shown in Table 1 and monocarboxylic acid having 10 or more carbon atoms or dicarboxylic acid having 10 or more carbon atoms dissolved or dispersed in 1 mL of various organic solvents. Was cast on various substrates (38 mm × 26 mm) and allowed to stand at room temperature. The blend ratio was such that the value of (total weight of monocarboxylic acid and dicarboxylic acid) / (total weight of aluminum salt of carboxylic acid) was 0.8 to 200. The amount of the solution to be cast was 0.5 mL glass plate, 0.2 mL fine paper, 0.4 mL cardboard, and 0.5 mL corrugated paper. Three days after casting, the contact angle of water on the coated surface was measured with an optical contact angle meter (KSV Instruments CAM200), and the results shown in Table 1 were obtained. All the coated surfaces thus obtained had a static contact angle with water of 140 ° or more. Table 1, no. A photograph of water droplets on the water-repellent film when the contact angle of 1 is measured is shown in FIG. FIG. 2 shows an electron micrograph of the coated surface.

*1:A:ステアリン酸アルミニウム塩(川村化成工業製、#50)、B:ステアリン酸アルミニウム塩(川村化成工業製、#33)、C:ステアリン酸アルミニウム塩(川村化成工業製、#30)、D:2−エチルヘキサン酸アルミニウム塩(STREM CHEMICALS、93−1326)、E:ラウリン酸アルミニウム塩、F:ベヘン酸アルミニウム塩、G:オレイン酸アルミニウム塩、H:ドデカン二酸アルミニウム塩
*2:目視で確認し、塗布が均一な場合に○、不均一な場合に×
*3:松浪硝子工業製(S7213)
*4:東京化成工業製(S0163)
*5:東京化成工業製(B1248)
*6:関東化学製(32016−30)
*7:関東化学製(25384−01)
*8:東京化成工業製(S0022)
*9:東京化成工業製(D0013)
*10: コクヨ、コート100
*11: コクヨ、セイ−830
*12:王子製紙、No.4−10
* 1: A: Aluminum stearate (made by Kawamura Kasei Kogyo, # 50), B: Aluminum stearate (made by Kawamura Kasei Kogyo, # 33), C: Aluminum stearate (made by Kawamura Kasei Kogyo, # 30) D: Aluminum 2-ethylhexanoate (STREM CHEMICALS, 93-1326), E: Aluminum laurate, F: Aluminum behenate, G: Aluminum oleate, H: Aluminum dodecanedioate * 2: Check visually, ○ if the coating is uniform, × if it is not uniform
* 3: Made by Matsunami Glass Industry (S7213)
* 4: Made by Tokyo Chemical Industry (S0163)
* 5: Made by Tokyo Chemical Industry (B1248)
* 6: Kanto Chemical (32016-30)
* 7: Made by Kanto Chemical (25384-01)
* 8: Made by Tokyo Chemical Industry (S0022)
* 9: Made by Tokyo Chemical Industry (D0013)
* 10: KOKUYO, coat 100
* 11: KOKUYO, Se-830
* 12: Oji Paper, No. 4-10

<実施例23、24>
(撥水層付き基材作製)
表2に示すカルボン酸のアルミニウム塩と、モノカルボン酸、もしくは、ジカルボン酸と、の配合比は、(モノカルボン酸及びジカルボン酸の総重量)/(カルボン酸のアルミニウム塩の総重量)の値が0.8未満、もしくは、200より大きい場合について、上記と同様の条件でサンプル調製し、表2の結果を得た。得られたすべての塗布表面は水との静的接触角が130°以上、140°未満であった。
<Examples 23 and 24>
(Preparation of substrate with water repellent layer)
The compounding ratio of the aluminum salt of carboxylic acid and the monocarboxylic acid or dicarboxylic acid shown in Table 2 is the value of (total weight of monocarboxylic acid and dicarboxylic acid) / (total weight of aluminum salt of carboxylic acid). Was less than 0.8 or greater than 200, a sample was prepared under the same conditions as above, and the results shown in Table 2 were obtained. All the obtained coated surfaces had a static contact angle with water of 130 ° or more and less than 140 °.

<比較例1〜14>
(撥水層付き基材作製)
表3に示す炭素数が10以上であるモノカルボン酸、もしくは、炭素数が10以上であるジカルボン酸のみで被覆した場合(比較例 )と、カルボン酸のアルミニウム塩のみで被覆した場合(比較例 )と、について、実施例1と同様の条件でサンプル調製して膜形成を試み、表3に示す結果を得た。該モノカルボン酸、ジカルボン酸のみで被覆を試みた場合には、目視で確認できるような大きな結晶が析出するため均一な表面が得られないか、均一に塗布できてもその被覆表面の接触角は120°以下であった。また、カルボン酸アルミニウム塩のみで被覆した場合には、均一な塗布ができるが実施したすべての条件で接触角が120°以下であった。表3、No.7の接触角測定時の被覆膜上の水滴の写真を図3に示す。図4に同被覆表面の電子顕微鏡写真を示す。
<Comparative Examples 1-14>
(Preparation of substrate with water repellent layer)
When coated with only monocarboxylic acid having 10 or more carbon atoms shown in Table 3 or dicarboxylic acid having 10 or more carbon atoms (Comparative Example), and coated with only aluminum salt of carboxylic acid (Comparative Example) The sample was prepared under the same conditions as in Example 1 to try to form a film, and the results shown in Table 3 were obtained. When coating is attempted only with the monocarboxylic acid or dicarboxylic acid, a large crystal that can be visually confirmed is deposited, so that a uniform surface cannot be obtained or even if it can be uniformly coated, the contact angle of the coated surface Was 120 ° or less. Moreover, when coat | covered only with the carboxylic acid aluminum salt, although uniform application | coating was possible, the contact angle was 120 degrees or less on all implemented conditions. Table 3, No. The photograph of the water droplet on the coating film at the time of measuring the contact angle of 7 is shown in FIG. FIG. 4 shows an electron micrograph of the coated surface.

<比較例15〜17>
(撥水層付き基材作製の比較例2)
表4に示すカルボン酸アルミニウム塩と炭素数が10未満であるモノカルボン酸、もしくは、ジカルボン酸との配合比は、(該モノカルボン酸、ジカルボン酸の重量)/(該カルボン酸アルミニウム塩の重量)の値が0.8以上、200以下の場合について、実施例1と同様の条件でサンプル調製し、表4の結果を得た。得られたすべての塗布表面は水との静的接触角が120°未満であった。
<Comparative Examples 15-17>
(Comparative Example 2 for producing a substrate with a water repellent layer)
The compounding ratio of the carboxylic acid aluminum salt shown in Table 4 and the monocarboxylic acid or dicarboxylic acid having less than 10 carbon atoms is (weight of the monocarboxylic acid or dicarboxylic acid) / (weight of the aluminum carboxylic acid salt). ) Was 0.8 or more and 200 or less, samples were prepared under the same conditions as in Example 1, and the results shown in Table 4 were obtained. All obtained coated surfaces had a static contact angle with water of less than 120 °.

上記実施例1〜24及び比較例1〜17の結果から、以下のことが分かった。
すなわち、カルボン酸のアルミニウム塩と、モノカルボン酸及び炭素数が10以上であるジカルボン酸の少なくとも1種と、の混合物を基材に塗布すると、表面にナノスケールからマイクロスケールの凹凸が形成されるために超撥水性能が発現される。
一方、カルボン酸のアルミニウム塩のみからなる被膜の形成を試みると、ナノスケールからマイクロスケールの凹凸は形成されず、接触角が120°以下の撥水膜しか得られない。
また、モノカルボン酸及び炭素数が10以上であるジカルボン酸の少なくとも1種のみからなる被膜の形成を試みるとマクロな結晶が析出して均一な膜自体が得られないか、比較的均一な膜が得られてもその接触角は120°以下である。
また、カルボン酸アルミニウム塩と、モノカルボン酸及び炭素数が10以上であるジカルボン酸の少なくとも1種と、の混合物であっても、モノカルボン酸、ジカルボン酸が炭素数10未満である場合には超撥水膜は得られない。
From the results of Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 17, the following was found.
That is, when a mixture of an aluminum salt of a carboxylic acid and a monocarboxylic acid and at least one dicarboxylic acid having 10 or more carbon atoms is applied to a substrate, nanoscale to microscale irregularities are formed on the surface. Therefore, super water repellency is exhibited.
On the other hand, when an attempt is made to form a film consisting only of an aluminum salt of carboxylic acid, irregularities from nanoscale to microscale are not formed, and only a water-repellent film having a contact angle of 120 ° or less can be obtained.
In addition, when attempting to form a film consisting of at least one of a monocarboxylic acid and a dicarboxylic acid having 10 or more carbon atoms, macroscopic crystals are deposited and a uniform film itself cannot be obtained, or a relatively uniform film Is obtained, the contact angle is 120 ° or less.
Moreover, even if it is a mixture of a carboxylic acid aluminum salt and a monocarboxylic acid and at least one dicarboxylic acid having 10 or more carbon atoms, the monocarboxylic acid or dicarboxylic acid has less than 10 carbon atoms. A super water-repellent film cannot be obtained.

Claims (7)

カルボン酸のアルミニウム塩と、炭素数が10以上であるモノカルボン酸及び炭素数が10以上であるジカルボン酸の少なくとも1種とが有機溶媒に溶解していることを特徴とする撥水層形成用溶液For forming a water-repellent layer , wherein an aluminum salt of a carboxylic acid and at least one of a monocarboxylic acid having 10 or more carbon atoms and a dicarboxylic acid having 10 or more carbon atoms are dissolved in an organic solvent Solution . 前記カルボン酸のアルミニウム塩の炭素数は8以上である請求項1に記載の撥水層形成用溶液The solution for forming a water repellent layer according to claim 1, wherein the aluminum salt of the carboxylic acid has 8 or more carbon atoms. 前記カルボン酸のアルミニウム塩はステアリン酸アルミニウム、2−エチルヘキサン酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム、ベヘン酸アルミニウム、オレイン酸アルミニウム及びドデカン二酸アルミニウムの少なくとも1種である請求項1又は2に記載の撥水層形成用溶液The water repellent according to claim 1 or 2, wherein the aluminum salt of carboxylic acid is at least one of aluminum stearate, aluminum 2-ethylhexanoate, aluminum laurate, aluminum behenate, aluminum oleate and aluminum dodecanedioate. Layer forming solution . 前記モノカルボン酸はステアリン酸、ベヘン酸及びパルミチン酸の少なくとも1種であり、前記ジカルボン酸はドデカン二酸及びセバシン酸の少なくとも1種である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撥水層形成用溶液The repellent according to any one of claims 1 to 3, wherein the monocarboxylic acid is at least one of stearic acid, behenic acid, and palmitic acid, and the dicarboxylic acid is at least one of dodecanedioic acid and sebacic acid. Aqueous layer forming solution . (前記モノカルボン酸及び前記ジカルボン酸の総重量)/(前記カルボン酸のアルミニウム塩の総重量)の値が0.8以上200以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撥水層形成用溶液/ Repellent according to any one of claims 1 to 4 the value of (the aluminum total weight of salts of carboxylic acids) is 0.8 to 200 (total weight of the monocarboxylic acid and the dicarboxylic acid) Aqueous layer forming solution . 請求項1乃至5のいずれかの撥水層形成用溶液を基材の表面に付着させるコーティング工程と、
該基材表面に付着した該塗布液に含まれている液体を乾燥させて撥水性膜を形成する膜形成工程と、
を備える撥水層付基材の製造方法。
A coating step for attaching the water repellent layer forming solution according to claim 1 to the surface of the substrate;
A film forming step of drying a liquid contained in the coating solution attached to the surface of the substrate to form a water repellent film;
A method for producing a substrate with a water repellent layer.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撥水層形成用溶液の有機溶媒以外の成分が紙の表面に付着しており、水との接触角が140°以上であることを特徴とする撥水加工紙。 A component other than the organic solvent of the water repellent layer forming solution according to any one of claims 1 to 5 is attached to the surface of the paper , and a contact angle with water is 140 ° or more. Water repellent processed paper.
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