JP6949354B2 - フッ素を含まないはっ水剤及びはっ水加工方法、はっ水性繊維製品 - Google Patents

Description

本発明は、繊維製品のはっ水加工の分野における、フッ素を含まず、アクリル−シリコーン系共重合体を含有してなるはっ水剤及びそれを用いたはっ水加工方法、ならびに、はっ水性繊維製品に関する。

繊維製品に対して水系分散体を用いて処理を行い、はっ水性を付与する方法において、はっ水成分としてパラフィンワックス、シリコーン系樹脂やフッ素系樹脂を用いることが知られている。フッ素系樹脂は、パラフィンワックスやシリコーン系樹脂よりも優れたはっ水性を示すことから、繊維製品にはっ水性を付与する方法において工業的に広く利用されてきた。

２０００年、パーフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）の有害性、生体蓄積性、環境汚染性が指摘され、更にパーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）を含む、炭素数が８以上のパーフルオロ化合物全般についても懸念が示されるようになった。この為、フッ素系はっ水剤メーカーは、これらを含有せず、また分解生成物として発生させる懸念の無いフッ素系はっ水剤の開発を行ってきた。

しかしながら近年、炭素数に関係なく、パーフルオロアルキル基を持つ化合物自体の有害性、環境汚染性が指摘されたため、繊維製品に対するはっ水加工の分野において、フッ素を含むはっ水剤の使用を取りやめようとする動きも生じている。

従来、フッ素を含まないはっ水性組成物として、パラフィンワックス、シリコーン系樹脂等が周知であるが、はっ水性はフッ素系樹脂と比較して劣るものであった。この中で、近年、フッ素を含まない組成物を用いる技術として、エステル部分のアルキル基の炭素数が１２以上の（メタ）アクリル酸エステル重合体の水系分散体が、フッ素系樹脂の水系分散体に代替可能なものとして提案されている（特許文献１）。

また同様の技術として、Ｎ−メチロール化合物を含まないことを特徴とする（メタ）アクリル酸エステル重合体と、５８〜８０℃の範囲の融点を有するパラフィンワックスとの水系分散体が、織物布、特に綿、ポリエステル又は綿−ポリエステル混紡布に対するはっ水加工において有用であることが示されている（特許文献２）。

またフッ素を含まないはっ水性組成物として、アクリル−シリコーン系共重合系はっ水剤組成物が開示されている。例えば、エステル部分の炭素数が８以下の（メタ）アクリル酸エステルを構成成分としたアクリル−シリコーン系グラフト共重合体を用いたはっ水処理剤が開示されている。（特許文献３）
しかしながら、これらのはっ水剤には、はっ水性能が十分でない、又は、処理する生地の種類によってはっ水効果が得られない等の実情があり、必ずしも完全なものではなかった。

特開２００６−３２８６２４号公報 特表２０１２−５２２０６２号公報 特許第２９６０３０４号公報

上記の事情に鑑み、本発明の目的は、フッ素を含まない化合物を用いて、はっ水性及び優れた洗濯耐久性を有するはっ水効果を、幅広い種類の繊維に対して付与することが可能なはっ水剤を提供することにある。

発明者らは前記課題を解決するために検討を重ね、（メタ）アクリル酸アルキルエステルと、ポリシロキサン残基を有するモノマーとを共重合させて得られる、アクリル−シリコーン系共重合体をはっ水成分として用いることに着想した。そして、アルキル基の炭素数が特定範囲である（メタ）アクリル酸エステルと、特定構造のポリシロキサン系モノマーとを特定の割合で重合させて得られる共重合体、さらに、特定範囲の非イオン系界面活性剤を含む水系分散体を用いると、ポリエステル、ナイロン、綿等の多様な生地に対して優れたはっ水性と洗濯耐久性を生地に付与することが可能で、さらに、帯電防止剤を併用してもはっ水性が損なわれないことを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、次の構成を有する。
［１］次式（１）で表される、フッ素を含まない単量体（Ａ）から誘導された繰り返し単位と、

（式（１）中、Ｒ^１は水素原子またはメチル基を表す。Ｒ^２は直鎖状又は分岐状の炭化水素基であって、炭素数が１６〜３０であるものを表す。）
次式（２）で表される、フッ素を含まない単量体（Ｂ）から誘導された繰り返し単位と、

（式（２）中、Ｒ^３は互いに同一でも異なっていてもよい炭素数が１〜１０である炭化水素基又はアリール基を表す。Ｒ^４は炭素数が１〜４である炭化水素基を示す。Ｘは、酸素原子で中断されてもよい炭素数１〜１２の炭化水素基であるスペーサーを介してつながっているラジカル反応性基を表す。Ｙは互いに同一でも異なっていてもよく、上記式で表される。Ｚは炭素数１〜４の炭化水素基又はラジカル反応性基Ｘを表す。ｎは０〜１９８の整数を表し、式（２）中にｎが複数存在する場合、ｎは互いに同一でも異なっていてもよく、合計が１９８を超えない。）
を含み、前記単量体（Ａ）及び前記単量体（Ｂ）の構成割合の合計は、共重合体を構成する単量体の全量に対して５１〜１００重量％であり、前記単量体（Ｂ）の構成割合は、共重合体を構成する単量体全体の全量に対して０．０１〜５０重量％であるアクリル−シリコーン系共重合体と、
非イオン系界面活性剤とを含み、前記非イオン系界面活性剤が高級脂肪酸エステルを含む、
フッ素を含まない水系分散体であるはっ水剤。

［２］前記高級脂肪酸エステルが、炭素数１２〜２２の脂肪酸と多価アルコールとのエステルである、前記［１］に記載のはっ水剤。
［３］さらにカチオン系界面活性剤を含む、前記［１］又は［２］に記載のはっ水剤。

［４］前記非イオン界面活性剤が、さらに、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、アルキルグルコシド、高級アルコール、プルロニック型活性剤、アルキルジメチルアミン−Ｎ−オキシドから選択される少なくとも１種の化合物を含む、
前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のはっ水剤。
［５］前記アクリル−シリコーン系共重合体が、さらに、水酸基、アミノ基、エポキシ基、カルボン酸基、ブロックトイソシアネート基、アミド基、Ｎ−メチロール基及びメルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも１つを含有する重合性単量体（Ｃ）から誘導された繰り返し単位を含む、前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載のはっ水剤。

［６］前記単量体（Ｂ）の構成割合が、共重合体を構成する単量体全体の全量に対して０．０１重量％以上４０重量％以下である、前記［１］〜［５］のいずれか１項に記載のはっ水剤。
［７］前記単量体（Ｂ）の構成割合が、共重合体を構成する単量体全体の全量に対して０．０１重量％以上８重量％以下である、前記［１］〜［６］のいずれか１項に記載のはっ水剤。
［８］前記重合性単量体（Ｃ）が、水酸基を含有する単量体である、前記［５］〜［７］のいずれか１項に記載のはっ水剤。

［９］前記［１］〜［８］のいずれか１項に記載のはっ水剤とともに、
（１）２官能以上のブロックトイソシアネート基を有する化合物の水系分散体又は乳化体及び／又は、
（２）Ｎ−メチロールメラミン
を用いる、繊維製品のはっ水加工方法。
［１０］［１］〜［８］のいずれか１項に記載のはっ水剤を含む加工液に、繊維を浸漬する工程と、当該工程の後、１００℃以上の温度で熱処理する工程と、を含む、繊維製品のはっ水加工方法。
［１１］［１］〜［８］のいずれか１項に記載のはっ水剤が処理されてなる、はっ水性繊維製品。

本発明のはっ水剤は、フッ素を含まず、優れたはっ水性及び洗濯耐久性を様々な種類の繊維に付与することができる。また、本発明のはっ水剤は、帯電防止剤を併用薬剤として使用した際も優れたはっ水性を繊維に付与することができる。また、本発明のはっ水剤で加工した繊維の風合いは良好である。更に本発明のはっ水剤である分散体は、加工処理に十分な安定性を有する。

（アクリル−シリコーン系共重合体）
本発明のはっ水剤に含まれるアクリル−シリコーン系共重合体は、長鎖（メタ）アクリル酸エステルである単量体（Ａ）から誘導された繰り返し単位を有し、かつ、ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマーである単量体（Ｂ）から誘導されたオルガノポリシロキサン残基を含む繰り返し単位を有する、アクリル−シリコーン系共重合体である。また、当該共重合体は、さらに架橋性単量体（Ｃ）、短鎖（メタ）アクリル酸エステル単量体（Ｄ）、その他の単量体（Ｅ）から成る群から選択された少なくとも１種の繰り返し単位を有していてもよい。
本発明に用いるアクリル−シリコーン系共重合体は、それを構成するいずれの単量体もフッ素を含まないことを必須とする。

単量体（Ａ）：長鎖（メタ）アクリル酸エステル
長鎖（メタ）アクリル酸エステル単量体は式（１）で示される化合物である。

（式（１）中、Ｒ^１は、水素原子またはメチル基を表す。Ｒ^２は、直鎖状又は分岐状の炭化水素基であって、炭素数が１６〜３０であるものを表す。）

上記において、Ｒ^２は直鎖状の炭化水素基であることが好ましく、炭化水素基の炭素数は１８〜２２であることがより好ましい。炭化水素基は飽和でも不飽和でもよいが、飽和の脂肪族炭化水素基であることが好ましい。また、アクリル酸エステル単量体の方がメタクリル酸エステル単量体よりもはっ水性の観点からは好ましい。

単量体（Ａ）として例えば、（メタ）アクリル酸セチル、（メタ）アクリル酸ステアリル、（メタ）アクリル酸イソステアリル、（メタ）アクリル酸２−デシルテトラデカニル、（メタ）アクリル酸ベヘニル等が挙げられ、これらの１又は複数を使用することができる。

単量体（Ｂ）：ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマー
ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマーは式（２）で示される化合物である。

（式（２）中、Ｒ^３は、互いに同一でも異なっていてもよい炭素数が１〜１０である炭化水素基又はアリール基を表す。Ｒ^４は、炭素数が１〜４である炭化水素基を示す。Ｘは、酸素原子で中断されてもよい炭素数１〜１２の炭化水素基であるスペーサーを介してつながっているラジカル反応性基を表す。Ｙは互いに同一でも異なっていてもよく、上記式で表される。Ｚは炭素数１〜４の炭化水素基又はラジカル反応性基Ｘを表す。ｎは０〜１９８の整数を表し、式（２）中にｎが複数存在する場合、ｎは互いに同一でも異なっていてもよく、合計が１９８を超えない。）

単量体（Ｂ）は、１分子中に１つ以上のラジカル反応性基を有するオルガノポリシロキサン化合物で、ラジカル反応性基とオルガノポリシロキサン構造が有機基のスペーサーを介してつながっている。

単量体（Ｂ）において、ラジカル反応性基数は１分子中に１〜２つであり、特に１つであることが好ましい。ラジカル反応性基としては、アゾ基、メルカプト基、ビニル基、スチリル基、（メタ）アクリロイル基等が挙げられ、これらの少なくとも１つを使用することができる。該反応性基としては、ラジカル共重合のし易さや合成のし易さ、市販品の入手のし易さから、（メタ）アクリロイル基が好ましい。

単量体（Ｂ）のオルガノポリシロキサン構造の中で、式（２）のＲ^３で表される有機基は、炭素数１〜１０の炭化水素基又はアリール基の少なくとも１つ以上である。該有機基は、特にメチル基が好ましい。
オルガノポリシロキサンは直鎖状又は分岐状のどちらであってもよく、そのシロキサン構造を構成する４つの骨格単位Ｍ（Ｒ_３ＳｉＯ_１／２）、Ｄ（Ｒ_２ＳｉＯ_２／２）、Ｔ（ＲＳｉＯ_３／２）、Ｑ（ＳｉＯ_４／２）の合計は３以上〜２００以下であることが好ましい。１分子中にポリシロキサン鎖が２以上ある場合、シロキサン構造の繰り返し数ｎは互いに同一であっても異なっても良い。シロキサン構造を構成する４つの骨格単位の合計が３未満であると十分なはっ水性が得られず、２００を超えると、得られるアクリル−シリコーン系共重合体の皮膜形成性が悪くなり、耐久性が悪くなる。

単量体（Ｂ）は公知のいずれかの方法で合成してもよいし、市販品を用いることもできる。ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマーの作製方法は種々考えられるが、例えば、シクロトリシロキサンを原料にし、アニオンリビング重合でオルガノポリシロキサン鎖を形成した後、ラジカル反応性基を持つクロロシランで片末端を封鎖する方法や、酸又は塩基触媒存在下で環状シロキサンとラジカル反応性基を有するジシロキサン誘導体の平衡化反応を行う方法等が例として挙げられる。市販品としては例えば、シリコーン系マクロモノマー、シロキサン系マクロモノマー等と称される製品がある。

単量体（Ｃ）：架橋性単量体
本発明のアクリル−シリコーン系共重合体には、前記の単量体（Ａ）及び単量体（Ｂ）に加えて、架橋性を有する単量体（Ｃ）から誘導される繰り返し単位が含まれていてもよい。架橋性単量体（Ｃ）は、ラジカル反応性基に加えて、水酸基、アミノ基、エポキシ基、カルボン酸基、ブロックトイソシアネート基、アミド基、Ｎ−メチロール基及びメルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも１つを含有する重合性単量体である。

単量体（Ｃ）としては例えば、（メタ）アクリル酸２-ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２-ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２-ヒドロキシ−３−クロロプロピル、（メタ）アクリル酸４-ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸グリシジル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸ポリアルキレングリコール、（メタ）アクリル酸２−［（３，５−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチル、（メタ）アクリル酸２−（Ｏ−［１’−メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ）エチル等が挙げられ、これらの群から選ばれる重合性単量体の１種又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。

単量体（Ｄ）：短鎖（メタ）アクリル酸エステル単量体
本発明のアクリル−シリコーン系共重合体には、前記の単量体（Ａ）及び単量体（Ｂ）に加えて、短鎖（メタ）アクリル酸エステル単量体（Ｄ）から誘導される繰り返し単位を含んでもよい。
短鎖（メタ）アクリル酸エステル単量体は、エステル部分の炭素数が１〜１５の炭化水素基である。この炭化水素基は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、飽和炭化水素であっても不飽和炭化水素であってもよく、更には脂環式又は芳香族の環状を有していてもよい。

単量体（Ｄ）として例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチルシクロヘキシル、（メタ）アクリル酸ベンジル、（メタ）アクリル酸イソボルニル、（メタ）アクリル酸ジシクロペンタニル、（メタ）アクリル酸ジシクロペンテニル、（メタ）アクリル酸ジシクロペンタニルオキシエチル、（メタ）アクリル酸トリシクロペンタニル、（メタ）アクリル酸アダマンチル、（メタ）アクリル酸２−メチル−２−アダマンチル、（メタ）アクリル酸２−エチル−２−アダマンチル等が挙げられ、これらの１又は複数を使用することができる。

単量体（Ｅ）：その他の単量体
本発明のアクリル−シリコーン系共重合体には、前記単量体に加えて、その他の単量体（Ｅ）から誘導される繰り返し単位を含むことも妨げられない。
単量体（Ｅ）としては、（メタ）アクリル酸エステル単量体ではない他の重合性単量体や、ラジカル反応性基を有するオルガノポリシロキサンを除く他のマクロモノマー等が挙げられる。

例えば、スチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、酢酸ビニル、ビニルアルキルエーテル、アクリロニトリル、アルキロールアクリルアミド、マレイン酸ジエステル、（メタ）アクリル酸メトキシポリアルキレングリコール等が挙げられる。他の単量体はこれらの例に限定されない。

（アクリル−シリコーン系共重合体の構成割合）
単量体（Ａ）の量は、共重合体に対して５０重量％以上、好ましくは７５重量％以上である。単量体（Ａ）の量は、重合体に対して、９８重量％以下、９５重量％以下、例えば８０重量％以下、あるいは８５重量％以下、であってよい。５０重量％以上であれば、はっ水性が良好となり好ましい。
単量体（Ｂ）の量は、重合体に対して０．０１重量％以上、好ましくは０．１重量％以上である。単量体（Ｂ）の量は、重合体に対して５０重量％以下、好ましくは４０重量％以下、より好ましくは２５重量％以下、特に好ましくは８重量％以下、極めて好ましくは５重量％以下である。単量体（Ｂ）の量が重合体に対して５０重量％より大きい場合、はっ水性能の更なる向上効果が得られない上にはっ水剤の価格が高価になるため、費用対効果の面で有効ではない。
また、前記単量体（Ａ）及び前記単量体（Ｂ）の構成割合の合計は、共重合体を構成する単量体の全量に対して５１〜１００重量％であり、好ましくは８０〜１００重量％、より好ましくは９５重量％〜１００重量％である。この範囲であれば、繊維に対して優れたはっ水性と洗濯耐久性とを付与することが可能となる。

単量体（Ｃ）の量は、重合体に対して０．０１重量％以上、重合体に対して３０重量％以下、好ましくは１０重量％以下である。アクリル−シリコーン系共重合体に単量体（Ｃ）を含むと、洗濯耐久性の効果がより高くなるため好ましい。
単量体（Ｄ）の量は、重合体に対して０重量％以上、重合体に対して２０重量％以下、好ましくは１５重量％以下である。
単量体（Ｅ）の量は、重合体に対して０重量％以上、重合体に対して５０重量％以下、好ましくは４０重量％以下である。

単量体（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）〜（Ｅ）のそれぞれは、１種類を用いてもよく、あるいは２種以上の単量体を組み合わせてもよい。また、本発明のはっ水剤に含まれるアクリル−シリコーン系共重合体は、１種の共重合体であってもよいが、２種以上の共重合体の組み合わせであってもよい。

（アクリル−シリコーン系共重合体の製造方法）
上述のアクリル−シリコーン系共重合体を製造する方法としては、公知の乳化重合法を用いることができる。例えば、単量体を一括して仕込む単量体一括仕込み法や、単量体を連続的に滴下する単量体滴下法などが挙げられる。また、乳化に際しては、粒子をより小さくするために超音波、ホモジナイザー等の乳化機を使用することが好ましい。

乳化重合のために使用する界面活性剤としては、カチオン系界面活性剤のみ、又は、非イオン系界面活性剤のみ、もしくはカチオン系界面活性剤と非イオン系界面活性剤を併用することができ、さらに任意の界面活性剤、例えば、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤等を使用することができる。カチオン系界面活性剤と非イオン系界面活性剤を併用することが、水系分散体を繊維製品に処理する上で特に好ましい。また、一般に反応性乳化剤と呼ばれるラジカル重合性基を有するアニオン系界面活性剤又はカチオン性界面活性剤又は非イオン系界面活性剤を使用してもよい。

アニオン系界面活性剤としては、例えば、各種の脂肪酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェート、ポリオキシエチレン置換フェニルエーテルサルフェート、ポリカルボン酸塩等を使用することができ、対イオンはナトリウム、カリウム、カルシウム、アンモニウム、トリエタノールアミン等が挙げられるが、これに限ったものではない。

非イオン系界面活性剤としては、例えば、各種の高級脂肪酸グリセリン等の脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、アルキルグルコシド、高級アルコール、プルロニック型活性剤、アルキルジメチルアミン−Ｎ−オキシド等が挙げられるが、これに限ったものではない。

カチオン系界面活性剤としては、例えば、各種のアルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルピリジニウムクロライド塩、ポリオキシエチレンアルキルアミンの四級化物等の四級塩のほか、アルキルアミン塩、アルキルジメチルアミン塩、ポリオキシエチレンアルキルアミン塩等の様なアミンを適当な酸で中和したアミン塩を使用することができる。対イオンとしては塩素イオン、臭素イオン、硫酸イオン、ギ酸イオン、酢酸イオン、メチル硫酸イオン、エチル硫酸イオン等が挙げられるが、これに限ったものではない。

上記反応性乳化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルを基本構造として疎水基にラジカル重合性のプロペニル基を導入したノニオン性の反応性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの硫酸エステル塩を基本構造として疎水基にラジカル重合性のプロペニル基を導入したアニオン系の反応性界面活性剤、アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム等のカチオン系の反応性界面活性剤を挙げることができる。

このようなノニオン性の反応性界面活性剤の具体例としては、α−ヒドロ−ω−（１−アルコキシメチル−２−（２−プロペニルオキシ）エトキシ）−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル））：（株）ＡＤＥＫＡ製：商品名 「アデカリアソープＥＲ−１０」、「アデカリアソープＥＲ−２０」、「アデカリアソープＥＲ−３０」、「アデカリアソープＥＲ−４０」、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル：第一工業製薬（株）製：商品名 「アクアロンＲＮ−２０」、「アクアロンＲＮ−３０」、「アクアロンＲＮ−５０」、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル：花王（株）製：商品名 「ラテムルＰＤ−４２０」、「ラテムルＰＤ−４３０」、「ラテムルＰＤ−４５０」等が挙げられる。

アニオン性の反応性界面活性剤の具体例としては、α−スルホ−ω−（１−アルコキシメチル−２−（２−プロペニルオキシ）エトキシ）−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）アンモニウム塩：（株）ＡＤＥＫＡ製：商品名 「アデカリアソープＳＲ−１０」、「アデカリアソープＳＲ−１０２５」、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩：第一工業製薬（株）製：商品名 「アクアロンＨＳ−１０」、「アクアロンＨＳ−５」、「アクアロンＢＣ−１０」、「アクアロンＢＣ−５」等が挙げられる。

カチオン性の反応性界面活性剤の具体例としては、アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム塩：三洋化成工業（株）製：商品名 「エレミノールＪＳ−２０」、花王（株）製：商品名 「ラテムルＳ−１８０Ａ」、「ラテムルＳ−１８０」、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム塩：花王（株）製：商品名 「ラテムルＰＤ−１０４」等が挙げられる。

また乳化重合において、乳化安定化、重合性単量体の溶解性向上のために公知の溶剤を併用してもよい。溶剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等がある。

乳化重合のために使用する重合開始剤としては、一般的なラジカル開始剤を用いることができる。ラジカル重合開始剤は、水溶性又は油溶性の過硫酸塩、過酸化物、アゾビス化合物が含まれる。具体的には、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、２，２−アゾビスイソブチロニトリル、２，２−アゾビス（２−ジアミノプロパン）ハイドロクロライド、２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等が挙げられ、水溶性のものが好ましい。

重合においては、連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤の例は、ラウリルメルカプタン、チオグリコール、チオグリセロール等のメルカプタン基含有化合物、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなどの無機塩などである。

乳化重合によって得られたアクリル−シリコーン系共重合体は、そのまま、或いは、必要に応じて濃度調整（濃縮、希釈）、抽出、精製等の公知の処理工程を経て、水系分散体であるはっ水剤として用いられる。はっ水剤におけるアクリル−シリコーン系共重合体の濃度は特に制限されず、取扱性や安定性等を考慮して適宜設定すればよいが、例えば、固形分濃度が１０〜５０重量％とすることができる。
重合反応の確認及び生成したアクリル−シリコーン系共重合体の確認は、公知の方法を用いることができるが、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー法、ガスクロマトグラフィー法、液体クロマトグラフィー法、質量分析法等を用いて反応の進行度を確認することができ、ゲル浸透クロマトグラフィー法、核磁気共鳴分光法等を用いて生成したアクリル−シリコーン系共重合体の分子量および構造を確認することができる。

（はっ水剤）
本発明のはっ水剤は、上記のアクリル−シリコーン系共重合体とともに、非イオン系界面活性剤を含み、前記非イオン系界面活性剤が高級脂肪酸エステルを含むことを特徴としている。

（高級脂肪酸エステル）
本発明のはっ水剤に含まれる高級脂肪酸エステルは、炭素数１２〜２２の脂肪酸と多価アルコールとのエステルであることが好ましい。炭素数１２〜２２の脂肪酸と多価アルコールとのエステルは、１分子中に１つ以上の脂肪酸を有している化合物であり、１分子中に残存する水酸基の個数が０〜２であるものがより好ましい。炭素数１２〜２２の脂肪酸としては、炭素数１２〜２２で直鎖構造かつ不飽和結合を有さない脂肪酸から選択される少なくとも１種の化合物であり、具体的には例えば、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、ベヘン酸等が挙げられる。本願の目的とする効果の観点から特にパルミチン酸、ステアリン酸とベヘン酸が好ましい。

多価アルコールとしては、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、デカンジオール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、エリトリトール、ソルビタン、ペンタエリスリトール、キシリトール、グルコース、フルクトース、ソルビトール、ジペンタエリスリトール、スクラロース、マルトース、マルチトール、ポリグリセリン等、また、これらの多価アルコールのエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドの付加物が例示でき、これらの１種又は２種以上を用いることができる。多価アルコールとしては、１分子中に３個以上の水酸基を有する多価アルコールがより好ましい。

高級脂肪酸と多価アルコールとのエステルとしては、市販のものを用いても良いし、脂肪酸と多価アルコールの脱水エステル化反応により製造したものを用いても良いし、脂肪酸エステルと多価アルコールのエステル交換反応により製造したものを用いても良い。脱水エステル化による、高級脂肪酸と多価アルコールとのエステルの製造方法としては、担持あるいは非担持の酸触媒を用いた従来公知の手法により製造できる。また、脂肪酸エステルと多価アルコールとのエステル交換による製造方法としては、低級アルコールによりエステル化された脂肪酸エステルと多価アルコールとを、酸触媒または塩基触媒または有機金属触媒存在下で反応させる従来公知の手法により製造できる。

本発明では、はっ水剤中に、炭素数が上記の範囲内の脂肪酸と上記の多価アルコールとのエステルを含むことによって、ポリエステル、ナイロン、綿等の多様な生地に対して優れたはっ水性と洗濯耐久性を生地に付与することが可能となる。高級脂肪酸エステルとしては、特に、ソルビタントリステアレート、テトラグリセリンペンタステアレート、スクローステトラステアレート等がより好ましく用いられる。

高級脂肪酸エステルの含有量は、アクリル−シリコーン系共重合体に対して１重量％以上、好ましくは２重量％以上であり、３０重量％以下、好ましくは２５重量％以下とすることができる。この範囲であれば、繊維に対して優れたはっ水性を付与することが可能となる。

高級脂肪酸エステルは、アクリル−シリコーン系共重合体を製造する際に同時に反応系に添加することによって、アクリル−シリコーン系共重合体と高級脂肪酸エステルとを含む水系分散体を得ることができる。特定の理論に拘束されるものではないが、本発明において、高級脂肪酸エステルは、水系分散体における乳化剤として機能すると同時にはっ水剤としても機能し、布帛のはっ水性の向上に寄与していると考えられる。

本発明の水系分散体であるはっ水剤には、前記のアクリル−シリコーン系共重合体及び高級脂肪酸エステルに加えて、はっ水性向上、風合い調整のためにパラフィンワックス、アミノ変性シリコーン、メチルハイドロジェンシリコーン、オクタデシルエチレンウレア、アルキルケテンダイマー、オクチル酸ジルコニル等の非フッ素系はっ水剤の水系分散体を配合してもよい。

また、本発明の水系分散体には前記以外にも、本発明の効果を損なわない限りにおいて任意の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては例えば、防しわ剤、難燃剤、帯電防止剤、滑脱防止剤等の繊維用薬剤、紫外線吸収剤、消臭剤、抗菌剤等が挙げられる。これらの添加剤は１種単独で又は２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。

（繊維製品へのはっ水加工方法）
本発明のはっ水剤を繊維製品に処理する場合には、上記の水系分散体と共に、（１）２官能以上のブロックトイソシアネートの水系乳化体、（２）Ｎ−メチロールメラミンのような架橋剤を併用することが好ましい。

（１）２官能以上のブロックトポリイソシアネートは公知の方法により、２官能以上のイソシアネートと適当なブロック剤を反応させることで得られる。イソシアネートとしては、４，４’−ビスイソシアナトフェニルメタン、トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジイソシアネートの３量体やトリメチロールプロパンアダクト体が挙げられる。

また、イソシアネートのブロック剤としては、２級又は３級アルコール類、活性メチレン化合物、フェノール類、オキシム類、置換ピラゾール類、カプロラクタムなどが挙げられる。通常、これらのブロックトイソシアネートは公知の方法により、界面活性剤を用いて乳化・分散されたものが使用される。また、予め全イソシアネート基の７０〜９５％をブロックした後に、適当な分子量にあるポリアルキレングリコール、特にポリエチレングリコールを残イソシアネート基と反応させることで、ブロックトイソシアネートは自己乳化性を示し、はっ水剤の洗濯耐久性の向上のみならず、製品の安定性の向上に対し効果を示す。

（２）Ｎ−メチロールメラミンとしては、トリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミンなどが挙げられる。

本発明のはっ水剤は、繊維に対して、優れた洗濯耐久性を有するはっ水性を付与するのに有用である。このために繊維は、本発明のはっ水剤を含む加工液で処理される。加工液は、本発明のアクリル−シリコーン系共重合体や界面活性剤等を含有するはっ水剤と、前述のブロックトイソシアネート、Ｎ−メチロールメラミン等を、水で所定濃度に希釈することで得られる。また、繊維製品の仕上げ加工分野において公知のさらなる薬剤、例えば、防しわ剤、柔軟剤、帯電防止剤、滑脱防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、消臭剤、抗菌剤などを加工液中に含有してもよい。

加工液におけるアクリル−シリコーン系共重合体の濃度は特に制限されず、処理方法や条件に応じて適宜選択されるが、例えば、連続法で処理を行う場合は、固形分濃度で０．３〜５．０重量％程度とすることができる。バッチ法で処理を行う場合は、０．３〜３．０％ｏ.ｗ.ｆ.程度とすることができる。

はっ水加工方法については、特に限定されず、種々の方法が採用でき、はっ水加工すべき繊維製品（被処理物）に所望の量を付着させればよく、連続法又はバッチ法等が挙げられる。

連続法としては、まず、本発明のはっ水剤を水に希釈して加工液を調整する。次に、加工液で満たされた含浸装置に、被処理物を連続的に送り込み、被処理物に加工液を含浸させた後、不要な加工液を除去する。含浸装置としては特に限定されず、パッダ、スプレー式付与装置、フォーム式付与装置、コーティング式付与装置などが好ましく採用でき、特にパッダ式が好ましい。

続いて、乾燥機を用いて被処理物に残存する水を除去する操作を行う。乾燥機としては、特に限定されず、ホットフルー、テンター等の拡布乾燥機が好ましい。該連続法は、被処理物が織物等の布帛状の場合に採用するのが好ましい。

バッチ法は、被処理物を加工液に浸漬する工程と、当該工程後に被処理物に残存する水を除去する工程とからなる。該バッチ法は、被処理物が布帛状でない場合、たとえばバラ毛、トップ、糸等連続法に適さない場合に採用するのが好ましい。浸漬する工程においては、たとえば、ワタ染機、チーズ染色機、液流染色機、ビーム染色機等を用いることができる。水を除去する操作においては、チーズ乾燥機、タンブルドライヤー等の温風乾燥機、高周波乾燥機等を用いることができる。

いずれの場合も、加工液に被処理物である繊維を浸漬した後の乾燥（熱処理）工程は、８０〜１８０℃で行うことができ、１００℃以上の温度で熱処理することが好ましい。

被処理物である繊維の種類は、本発明の効果を発揮する限り特に制限されないが、例えば、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン等の合成繊維、綿、麻、絹、ウール等の天然繊維やそれらの組み合わせを用いることができる。繊維の形態は特に制限されず、布帛、不織布、綿、糸等に対してはっ水処理を行い、はっ水性を付与することができる。特に、衣料用途や産業資材用途に用いられる布帛のはっ水処理として好適である。

以下、本発明を実施例にて説明する。但し本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（材料）
実施例及び比較例で用いたラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマーＡ〜Ｄの構造を下に示す。

ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマーＡ

ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマーＢ

ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマーＣ

ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマーＤ

［実施例１］
（高級脂肪酸エステルを含むアクリル−シリコーン系共重合体の水系分散体の製造）
５００ｍＬフラスコに、アクリル酸ステアリル１１６．４ｇ、ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマーＡ１．２ｇ、メタクリル酸２-ヒドロキシエチル２．４ｇ、ソルビタントリステアレート２５ｇ、ポリオキシエチレン（９モル）オレイルエーテル３ｇ、ポリオキシエチレン（１３モル）オレイルエーテル３ｇ、ドデシルメルカプタン０．１６ｇ、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール２０ｇ及びイオン交換水２２８．４１ｇを入れ、５０℃にて高速撹拌により乳化分散させ混合液を得た。その後、４０℃に保ちながら高圧ホモジナイザーを用いて、４０ＭＰａにて処理し乳化液を得た。還流冷却管を取り付けた５００ｍＬ３口フラスコに乳化液を移し、室温に冷却した後、アゾビス［Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルプロパンアミド］０．４３ｇを加え、窒素雰囲気下で８０℃にて１０時間ラジカル重合を行い、ポリマー濃度３０重量％を含む生成物４００ｇを得た。

［実施例２〜実施例９、比較例１〜４］
表１に記載の原料を用いた他は、実施例１と同様の手順で水系分散体を製造した。
実施例１〜９及び比較例１〜４の水系分散体の組成のまとめを表１に示す。

また、実施例１〜９及び比較例１〜４におけるアクリル−シリコーン系共重合体に含まれる単量体の割合を表２に示す。

［対照例］
フッ素系樹脂にてはっ水加工を施した例として、ＡｓａｈｉＧｕａｒｄ Ｅ‐ＳＥＲＩＥＳ ＡＧ‐Ｅ０６１（旭硝子（株）製、フッ素系はっ水剤、固形分２０重量％） ５０ｇ/Ｌ、メイカネートＦＭ−１(明成化学工業社製ブロックトイソシアネート)：有効成分３０％) １０ｇ／Ｌとなるよう水で希釈した加工液を調整し、ポリエステルトロピカル布、ポリエステルタフタ布、ナイロンタスラン布、及び綿ブロード布にパティングし、２本のゴムローラーでニップ（ピックアップ９０％、３０％、６０％、７０％）し、１１０℃にて２分間乾燥させた後、１７０℃にて１分間キュアを行って評価布を作成した。また、帯電防止剤であるデレクトールＡＧ−７（明成化学工業社製：有効成分２５％） ５ｇ／Ｌを上記の加工液処方に併用して、ポリエステルトロピカル布、ポリエステルタフタ布を同様に加工して、はっ水性を評価した。

＜はっ水性の評価＞
実施例１〜９のアクリル−シリコーン系共重合体及び比較例１〜４のアクリル−シリコーン系共重合体及びアクリル系共重合体のいずれか ５０ｇ／Ｌ、メイカネートＦＭ−１(明成化学工業社製ブロックトイソシアネート)：有効成分３０％) １０ｇ／Ｌとなるよう水で希釈した加工液を調整し、ポリエステルトロピカル布、ポリエステルタフタ布、ナイロンタスラン布、及び綿ブロード布にパティングし、２本のゴムローラーでニップ（ピックアップ９０％、３０％、６０％、７０％）し、１１０℃にて２分間乾燥させた後、１７０℃にて１分間キュアを行って評価布を作成した。得られた評価布を用いてはっ水性をＪＩＳ Ｌ １０９２（２００９）のスプレー法にて評価した。評価布は、いずれの場合も洗濯後自然乾燥を行った。なお、はっ水性は、表３に示す１〜５の５段階の数値にて表記し、数字に＋（−）の付いた場合、その数字の評価よりもわずかに良い（悪い）ことを示す。結果を表４に示す。
また、帯電防止剤であるデレクトールＡＧ−７（明成化学工業社製：有効成分２５％） ５ｇ／Ｌを上記の加工液処方に併用して、ポリエステルトロピカル布、ポリエステルタフタ布を同様に加工して、はっ水性を評価した。結果を表５に示す。

＜はっ水性の洗濯耐久性の評価＞
作成した評価布を洗濯回数０回（ＨＬ−０）とし、ＪＩＳ Ｌ １０９２（２００９）に記載の洗濯方法に準じて洗濯を１０回（ＨＬ−１０）行った後、同様にはっ水性を評価した。

表４に示されるとおり、本発明である実施例１〜９は、ポリエステルトロピカル布、ポリエステルタフタ布、ナイロンタスラン布、及び綿ブロード布のいずれにおいても、対照例（フッ素系樹脂）とほぼ同等かそれ以上のはっ水性と洗濯耐久性を発現した。
一方、ラジカル反応性オルガノポリシロキサンマクロモノマー（単量体Ｂ）を共重合していない比較例１、２は、いずれの種類の布帛においても、はっ水性、洗濯耐久性ともに実施例に対して劣位だった。また、エステル部分の炭素数が１６〜３０である（メタ）アクリル酸エステル（単量体Ａ）を共重合していない比較例４は、いずれの種類の布帛においても、はっ水性が不十分であった。さらに、アクリル−シリコーン系共重合体を含むが高級脂肪酸エステルを含まない比較例３は、比較例２、４よりも高いはっ水性と洗濯耐久性を示したが、実施例１〜９はさらに優れていた。

表５の結果から、帯電防止剤を併用する場合、比較例１、２及び対照例ははっ水性及び洗濯耐久性の低下がみられた。一方、実施例１〜９はいずれも帯電防止剤を併用した場合にもはっ水性の低下が抑制された。

本発明のはっ水剤は、フッ素を含まず、優れたはっ水性及び洗濯耐久性を様々な種類の繊維に付与することができ、また、帯電防止剤を併用薬剤として使用した際も優れたはっ水性を繊維に付与することができるため、人体や環境への影響が少なく、特に衣料用途、産業資材用途の布帛等に対してはっ水性を付与するのに適している。はっ水性が付与された繊維製品は例えば、衣服、雨傘、レインコート、テント地、日用品、インテリア、カーシート等に広く適用可能であり、これらの用途以外の任意の用途にも幅広く用いることができる。

Claims (11)

1. 次式（１）で表される、フッ素を含まない単量体（Ａ）から誘導された繰り返し単位と、
   

   

   （式（１）中、Ｒ^１は水素原子またはメチル基を表す。Ｒ^２は直鎖状又は分岐状の炭化水素基であって、炭素数が１６〜３０であるものを表す。）
   次式（２）で表される、フッ素を含まない単量体（Ｂ）から誘導された繰り返し単位と、
   

   

   （式（２）中、Ｒ^３は互いに同一でも異なっていてもよい炭素数が１〜１０である炭化水素基又はアリール基を表す。Ｒ^４は炭素数が１〜４である炭化水素基を示す。Ｘは、酸素原子で中断されてもよい炭素数１〜１２の炭化水素基であるスペーサーを介してつながっているラジカル反応性基を表す。Ｙは互いに同一でも異なっていてもよく、上記式で表される。Ｚは炭素数１〜４の炭化水素基を表す。ｎは０〜１９８の整数を表し、式（２）中にｎが複数存在する場合、ｎは互いに同一でも異なっていてもよく、合計が１９８を超えない。）
   を含み、前記単量体（Ａ）及び前記単量体（Ｂ）の構成割合の合計は、共重合体を構成する単量体の全量に対して５１〜１００重量％であり、前記単量体（Ｂ）の構成割合は、共重合体を構成する単量体全体の全量に対して０．０１〜５０重量％であるアクリル−シリコーン系共重合体と、
   非イオン系界面活性剤とを含み、前記非イオン系界面活性剤が高級脂肪酸エステルを含む、
   フッ素を含まない水系分散体であるはっ水剤。
2. 前記高級脂肪酸エステルが、炭素数１２〜２２の脂肪酸と多価アルコールとのエステルである、請求項１に記載のはっ水剤。
3. さらにカチオン系界面活性剤を含む、請求項１又は２に記載のはっ水剤。
4. 前記非イオン系界面活性剤が、さらに、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、アルキルグルコシド、高級アルコール、プルロニック型活性剤、アルキルジメチルアミン−Ｎ−オキシドから選択される少なくとも１種の化合物を含む、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のはっ水剤。
5. 前記アクリル−シリコーン系共重合体が、さらに、水酸基、アミノ基、エポキシ基、カルボン酸基、ブロックトイソシアネート基、アミド基、Ｎ−メチロール基及びメルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも１つを含有する重合性単量体（Ｃ）から誘導された繰り返し単位を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のはっ水剤。
6. 前記単量体（Ｂ）の構成割合が、共重合体を構成する単量体全体の全量に対して０．０１重量％以上４０重量％以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のはっ水剤。
7. 前記単量体（Ｂ）の構成割合が、共重合体を構成する単量体全体の全量に対して０．０１重量％以上８重量％以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のはっ水剤。
8. 前記重合性単量体（Ｃ）が、水酸基を含有する単量体である、請求項５に記載のはっ水剤。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のはっ水剤とともに、
   （１）２官能以上のブロックトイソシアネート基を有する化合物の水系分散体又は乳化体及び／又は、
   （２）Ｎ−メチロールメラミン
   を用いる、繊維製品のはっ水加工方法。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のはっ水剤を含む加工液に、繊維を浸漬する工程と、当該工程の後、１００℃以上の温度で熱処理する工程と、を含む、繊維製品のはっ水加工方法。
11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のはっ水剤が処理されてなる、はっ水性繊維製品。