JP6969540B2 - 撥水剤組成物、及び透湿防水膜付き物品の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)ポリフルオロアルキル基を有する単量体に基づく構成単位及びポリフルオロアルキル基及びカルボキシ基を有しない単量体に基づく構成単位を有する共重合体と、側鎖にアミノ基又はアンモニウム塩基を有するポリアミン共重合体と、を含む水分散型フッ素系共重合体組成物(特許文献2)。
(2)ポリフルオロアルキル基を有し、ホモポリマーのポリフルオロアルキル基に由来する微結晶の融点が存在しないか又は50℃以下である単量体に基づく構成単位と、ポリフルオロアルキル基以外の有機基を有し、ホモポリマーの有機基に由来する微結晶の融点が30℃以上である単量体に基づく構成単位と、から実質的になる共重合体を必須とする撥水撥油剤組成物(特許文献3)。
しかし、上記(1)、(2)の撥水剤組成物によって処理された物品は、このような厳しい要求に充分に答えられるものではなかった。
<1>下記単量体(a)、単量体(b)、単量体(c)及び単量体(d)に基づく構成単位を有する共重合体(A)と、下記構成単位(u1)〜(u17)からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を有する重合体(B)(但し、前記共重合体(A)と同じものを除く。)と、水性媒体と、を含むことを特徴とする、撥水剤組成物であって、前記共重合体(A)を構成する全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、単量体(a)に基づく構成単位の割合は15〜75質量%、単量体(b)に基づく構成単位の割合は20〜80質量%、単量体(c)に基づく構成単位の割合は1〜30質量%、単量体(d)に基づく構成単位の割合は0.1〜10質量%である、前記撥水剤組成物。
単量体(a):下式(m1)で表される化合物。
RF−Q−Z−C(O)C(R)=CH2 ・・・(m1)。
(但し、RFは、炭素数が4〜6のペルフルオロアルキル基であり、Qは、フッ素原子
を有しない2価の炭化水素基又は単結合であり、Zは、−O−又はNH−でありRは、水素原子、メチル基又は塩素原子である。)
単量体(b):ポリフルオロアルキル基を有さず、炭素数が12〜22のアルキル基を有する(メタ)アクリレート。
単量体(c):ハロゲン化オレフィン。
単量体(d):架橋しうる官能基を有する単量体。
構成単位(u1)〜(u17):
<3>前記重合体(A)の質量平均分子量が1,000〜500,000である、前記<1>又は<2>に記載の撥水剤組成物。
<4>前記重合体(B)の質量平均分子量が1,000〜200,000である、前記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
<5>前記単量体(a)が、F(CF2)6CH2CH2OC(O)C(CH3)=C
H2である、前記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
<6>前記単量体(b)が、ステアリル(メタ)アクリレート又はベヘニル(メタ)アクリレートである前記<1>〜<5>のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
<7>ノ二オン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とを含む、前記<1>〜<6>のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
<8>前記水性媒体が、水、又は水と水溶性体との混合媒体である、前記<1>〜<7>のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
<9>撥水剤組成物(100質量%)中、10〜40質量%の固形分を含有する、前記<1>〜<8>のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
<10>前記<1>〜<9>のいずれか一項に記載の撥水剤組成物に対し、水、又は他の媒体を混合した撥水剤組成物の処理液。
<11>撥水剤組成物(100質量%)中、0.1〜8質量%の固形分を含有する、前記<10>に記載の撥水剤組成物の処理液。
<12>前記<1>〜<9>のいずれか1項に記載の撥水剤組成物によって物品を処理し、該物品の表面に透湿防水膜を形成する、透湿防水膜付き物品の製造方法。
「式(m1)で表される化合物」を「化合物(m1)」と記す。他の式で表される化合物もこれに準じて記す。
「式(u1)で表される構成単位」を「構成単位(u1)」と記す。他の式で表される構成単位もこれに準じて記す。
「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの総称である。
「ポリフルオロアルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又はすべてがフッ素原子に置換された基を意味する。
「ペルフルオロアルキル基」は、アルキル基の水素原子のすべてがフッ素原子に置換された基を意味する。
重合体の「質量平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)法によってポリスチレン換算で求めた値である。
本発明の撥水剤組成物は、前記共重合体(A)、前記重合体(B)及び水性媒体を含み、必要に応じて、界面活性剤、他の添加剤を含む。
共重合体(A)は、下記の単量体(a)に基づく構成単位と下記単量体(b)に基づく構成単位とを有する。共重合体(A)は、後述の単量体(c)に基づく構成単位及び後述の単量体(d)に基づく構成単位のいずれか一方又は両方をさらに有することが好ましい。共重合体(A)は、必要に応じて、後述の単量体(e)に基づく構成単位を有していてもよい。共重合体(A)は、1種を単独で用いてもよく、構成単位の種類、割合等が異なる2種以上を併用してもよい。
単量体(a)は、下記の化合物(m1)である。
RF−Q−Z−C(O)C(R)=CH2 ・・・(m1)。
共重合体(A)が、式(m1)の構造を有する単量体(a)に基づく構成単位を有することによって、該共重合体(A)を含む撥水剤組成物を用いて処理された物品に、撥水性を付与できる。
RFの好ましい具体例としては、F(CF2)4−、F(CF2)5−、F(CF2)6−、(CF3)2CF(CF2)2−等が挙げられる。
2価有機基としては、アルキレン基、又はアルキレン基の末端もしくはアルキレン基の炭素−炭素原子間に、−O−、−NH−、−C(O)−、−SO2−、−S−、−CD1=CD2−(但し、D1、D2は、それぞれ水素原子又はメチル基である。)、−φ−C(O)O−(但し、φはフェニル基である)等を有する基等が挙げられる。2価の有機基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。2価有機基としては、化合物(m1)の入手のしやすさの点から、アルキレン基が好ましく、−CH2CH2−がより好ましい。アルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。
−CH2−、 −CH2CH2−、−(CH2)3−、−CH2CH2CH(CH3)−、
−CH=CH−CH2−、−S−CH2CH2−、−SO2−CH2CH2−、
−CH2CH2CH2−S−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−SO2−CH2CH2−、
−φ−C(O)O−CH2CH2−。Qとしては、−CH2CH2−が特に好ましい。
Rは、水素原子、メチル基又は塩素原子である。Rとしては、撥水剤組成物を用いて処理された物品の撥水性にさらに優れる点から、メチル基が好ましい。
F(CF2)6CH2CH2OC(O)CH=CH2、
F(CF2)6CH2CH2OC(O)C(CH3)=CH2、
F(CF2)6CH2CH2OC(O)C(Cl)=CH2、
F(CF2)4CH2CH2OC(O)C(CH3)=CH2、
F(CF2)4CH2CH2OC(O)CH=CH2、
F(CF2)4CH2CH2OC(O)C(Cl)=CH2、
F(CF2)6CH2CH2OC(O)−φ−OC(O)CH=CH2、
F(CF2)4CH2CH2OC(O)−φ−OC(O)CH=CH2。
単量体(b)は、ポリフルオロアルキル基を有さず、炭素数が12〜22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートである。
共重合体(A)が、単量体(b)に基づく構成単位を有することによって、該共重合体(A)を含む撥水剤組成物を用いて処理された物品から透湿防水膜が剥離しにくい。
上記アルキル基の炭素数が12以上であれば、撥水剤組成物を用いて処理された物品から透湿防水膜が剥離しにくい。アルキル基の炭素数が22以下であれば、重合操作における取り扱いが容易であり、収率よく共重合体を得ることができる。上記アルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよいが、直鎖状が好ましく、その炭素数は、16〜22が好ましく、18〜22がより好ましい。
単量体(b)としては、ステアリル(メタ)アクリレート又はベヘニル(メタ)アクリレートが好ましく、ベヘニル(メタ)アクリレートがより好ましく、ベヘニルアクリレートがさらに好ましい。
単量体(c)は、ハロゲン化オレフィンである。
単量体(c)に基づく構成単位と単量体(b)に基づく構成単位とを組み合わせることによって、共重合体(A)と物品との密着性が向上するため、撥水剤組成物を用いて処理された物品の耐久性(洗濯耐久撥水性及び豪雨撥水性)が向上する。また、撥水剤組成物を用いて処理された物品から透湿防水膜がさらに剥離しにくい。
ハロゲン化オレフィンとしては、塩素化オレフィン又はフッ素化オレフィンが好ましく、具体的には、塩化ビニル、塩化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデンが挙げられる。透湿防水膜の剥離抑制の点からは、塩化ビニル又は塩化ビニリデンがより好ましく、塩化ビニルが特に好ましい。
単量体(d)は架橋しうる官能基を有する単量体である(但し、単量体(a)と同じものを除く)。共重合体(A)が、単量体(d)に基づく構成単位を有することにより、撥水剤組成物を用いて処理された物品の耐久性(洗濯耐久撥水性及び豪雨撥水性)が向上する。また、撥水剤組成物を用いて処理された物品から透湿防水膜がさらに剥離しにくい。
単量体(d)の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、3−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレート、4−イソシアナトブチル(メタ)アクリレート、及びこれらの単量体中のイソシアナト基がブロックドイソシアナト基となった単量体。ブロックドイソシアナト基のブロック化剤としては、2−ブタノンオキシム、ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチルピラゾール、ε−カプロラクタムが挙げられる。
単量体(e)は、単量体(a)、単量体(b)、単量体(c)及び単量体(d)と同じものを除く単量体である。
単量体(e)の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ブチルメタクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ベンジルメタクレリート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ブテン、イソプレン、ブタジエン、エチレン、プロピレン、ビニルエチレン、ペンテン、エチル−2−プロピレン、ブチルエチレン、シクロヘキシルプロピルエチレン、デシルエチレン、ドデシルエチレン、ヘキセン、イソヘキシルエチレン、ネオペンチルエチレン、(1,2−ジエトキシカルボニル)エチレン、(1,2−ジプロポキシカルボニル)エチレン、メトキシエチレン、エトキシエチレン、ブトキシエチレン、2−メトキシプロピレン、ペンチルオキシエチレン、シクロペンタノイルオキシエチレン、シクロペンチルアセトキシエチレン、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ヘキシルスチレン、オクチルスチレン、ノニルスチレン。
共重合体(A)は、重合体(B)との相溶性の点から、カルボキシ基を有する単量体に基づく構成単位を有しないことが好ましい。
共重合体(A)における単量体(a)に基づく構成単位の割合は、共重合体(A)を構成する全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、5〜95質量%が好ましく、10〜90質量%がより好ましい。該割合が前記範囲の下限値以上であれば、撥水剤組成物を用いて処理された物品の撥水性にさらに優れる。該割合が前記範囲の上限値以下であれば、撥水剤組成物を用いて処理された物品から透湿防水膜がさらに剥離しにくい。
本発明における単量体に基づく構成単位の割合は、共重合体(A)の製造時の単量体の仕込み量に基づいて算出する。
重合体(B)は、ペンダント基として、にアミノ基(−NR1R2)、アンモニウム塩基(−N+R1R2R3・X−)又はアミド基(−C(O)NR4−)を有する重合体(但し、共重合体(A)と同じものを除く。)である。但し、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に水素原子又は1価の炭化水素基であり、X−は、−N+R1R2R3の対イオンとなる陰イオンである。
X−としては、ハロゲンイオン(塩素イオン)、酢酸イオン、蟻酸イオン、リンゴ酸イオン、硫酸イオン等が挙げられる。重合体(B)の入手容易性の観点から、塩化物イオン、酢酸イオンが好ましく、塩素イオンがより好ましい。
重合体(B)としては、重合体(B)の効果が充分に発揮される点から、アミノ基、アンモニウム塩基及びアミド基からなる群から選ばれる1種以上の基を有する単量体に基づく構成単位のみからなるものが好ましい。
水性媒体としては、水のみ、又は水と他の媒体との混合媒体が挙げられる。
他の媒体としては、水溶性媒体が好ましい。上記媒体の具体例としては、アルコール、グリコール、グリコールエーテル、ケトン、エステル、エーテル、含窒素化合物(アミド類、N−メチルピロリドン、ピリジン等)、含硫黄化合物(ジメチルスルホキシド、スルホラン等)、有機酸(カルボン酸等)等が挙げられる。
水性媒体が上記他の媒体を含む場合、他の媒体の含有量は、水の100質量部に対して、1〜80質量部が好ましく、10〜60質量部がより好ましい。
界面活性剤としては、炭化水素系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が挙げられ、それぞれ、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、又は両性界面活性剤が挙げられる。
本発明の撥水剤組成物は、重合体(B)との相溶性の点から、カチオン性界面活性剤を含み、アニオン性界面活性剤を含まないことが好ましい。
本発明の撥水剤組成物は、共重合体(A)の安定性の点から、ノニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とを含むことが好ましい。ノニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤との比(ノニオン性界面活性剤/カチオン性界面活性剤)は、97/3〜40/60(質量比)が好ましい。
カチオン性界面活性剤としては、国際公開第2010/047258号、国際公開第2010/123042号に記載された界面活性剤s7が好ましい。
両性界面活性剤としては、国際公開第2010/047258号、国際公開第2010/123042号に記載された界面活性剤s8が好ましい。
また、界面活性剤として、国際公開第2010/047258号、国際公開第2010/123042号に記載された界面活性剤s9(高分子界面活性剤)を用いてもよい。
界面活性剤の好ましい態様は、国際公開第2010/047258号、国際公開第2010/123042号に記載された好ましい態様と同様である。
C18H37O[CH2CH(CH3)O]2−(CH2CH2O)30H、
C18H35O−(CH2CH2O)26H、C18H35O−(CH2CH2O)30H、
C16H33O[CH2CH(CH3)O]5−(CH2CH2O)20H、
C12H25O[CH2CH(CH3)O]2−(CH2CH2O)15H、
(C8H17)(C6H13)CHO−(CH2CH2O)15H、
C10H21O[CH2CH(CH3)O]2−(CH2CH2O)15H、
C6F13CH2CH2O−(CH2CH2O)15H、
C6F13CH2CH2O[CH2CH(CH3)O]2−(CH2CH2O)15H、
C4F9CH2CH2O[CH2CH(CH3)O]2−(CH2CH2O)15H。
HO−(CH2CH2O)15−(C3H6O)35−(CH2CH2O)15H、
HO−(CH2CH2O)8−(C3H6O)35−(CH2CH2O)8H、
HO−(CH2CH2O)9−(C3H6O)20−(CH2CH2O)9H、
HO−(CH2CH2O)45−(C3H6O)17−(CH2CH2O)45H、
HO−(CH2CH2O)34−(CH2CH2CH2CH2O)28−(CH2CH2O)34H。
ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルジメチルモノエチルアンモニウムエチル硫酸塩、ステアリルモノメチルジ(ポリエチレングリコール)アンモニウムクロライド、フルオロヘキシルトリメチルアンモニウムクロライド、ジ(牛脂アルキル)ジメチルアンモニウムクロライド、ジメチルモノココナッツアミン酢酸塩、日本特許第5569614号公報に記載のアミドアミン第4級アンモニウム塩等。
ドデシルベタイン、ステアリルベタイン、ドデシルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ドデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン。
他の添加剤としては、浸透剤、消泡剤、吸水剤、帯電防止剤、防皺剤、風合い調整剤、造膜助剤(上述した他の媒体と同じものを除く。)、水溶性高分子(ポリビニルアルコール等)、熱硬化剤(メラミン樹脂、ウレタン樹脂等)、エポキシ硬化剤、熱硬化触媒、架橋触媒、合成樹脂、繊維安定剤等が挙げられる。
共重合体(A)と重合体(B)との質量比((A)/(B))は、100/0.01〜100/10が好ましく、100/0.05〜100/5がより好ましく、100/0.1〜100/1がさらに好ましい。共重合体(A)が前記範囲の下限値以上(重合体(B)が前記範囲の上限値以下)であれば、撥水剤組成物を用いて処理された物品の撥水性にさらに優れる。共重合体(A)が前記範囲の上限値以下(重合体(B)が前記範囲の下限値以上)であれば、撥水剤組成物を用いて処理された物品から透湿防水膜がさらに剥離しにくい。
界面活性剤の合計量は、共重合体(A)及び重合体(B)の合計100質量部に対して、1〜10質量部が好ましく、2〜8質量部がより好ましい。
本発明の撥水剤組成物の処理液の固形分濃度は、撥水剤組成物(100質量%)中、0.1〜8質量%が好ましく、0.2〜5質量%がより好ましい。
ここで、撥水剤組成物の固形分濃度とは、撥水剤組成物に占める不揮発分の割合のことである。不揮発分とは、例えば、共重合体(A)、重合体(B)、界面活性剤等が挙げられる。固形分濃度は、撥水剤組成物を120℃の対流式乾燥機にて4時間加熱した時の質量と加熱前の質量とから計算される。
本発明の撥水剤組成物は、例えば、下記の方法(α)又は方法(β)にて製造できる。
(方法(α))
方法(α)は、下記の工程(i)及び工程(ii)を有する方法が好ましい。
工程(i)界面活性剤及び重合開始剤の存在下、水性媒体中にて単量体(a)及び単量体(b)と、必要に応じて単量体(c)、単量体(d)及び単量体(e)からなる群から選ばれる1種以上と、を含む単量体を重合して共重合体(A)を含むエマルションを得る工程。必要に応じて共重合体(A)を含むエマルションの固形分濃度を調整してもよい。
工程(ii)共重合体(A)を含むエマルションと、重合体(B)とを混合し、撥水剤組成物を調製する工程。
この場合、撥水剤組成物の処理液は、(ii)で得られた撥水剤組成物と、水、他の媒体、他の添加剤等とを混合し、調製することが好ましい。
ラジカル重合開始剤としては、アゾ系化合物、過酸化物、レドックス系開始剤等の汎用の開始剤が、重合温度に応じて用いられる。ラジカル重合開始剤としては、アゾ系開始剤が好ましく、水溶性のアゾ系開始剤がより好ましい。水溶性のアゾ系開始剤の具体例としては、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミド)二塩酸塩、2,2'−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二硫酸塩、2,2'−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,2'−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]酢酸塩、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)2−メチルプロピオンアミジン]水和物、2,2’−アゾビス(1−イミノー1−ピロリジノ−2−メチルプロパン)二塩酸塩等が挙げられる。重合開始剤の10時間半減期温度は20〜150℃が好ましく、20〜100℃がより好ましい。
方法(β)は、下記の工程(iii)を有する方法が好ましい。
工程(iii)重合体(B)、界面活性剤及び重合開始剤の存在下、水性媒体中にて単量体(a)及び単量体(b)と、必要に応じて単量体(c)、単量体(d)及び単量体(e)からなる群から選ばれる1種以上と、を含む単量体成分を重合して共重合体(A)を含むエマルションを得る工程。必要に応じて共重合体(A)を含むエマルションの固形分濃度を調整してもよい。
この場合、撥水剤組成物の処理液は、工程(iii)で得られた撥水剤組成物と、水、他の媒体、他の添加剤等とを混合し、調製することが好ましい。
重合法としては前記した方法が用いられ、乳化重合法が好ましい。重合開始剤、分子量調整剤としては、前記したものが用いられる。
本発明の撥水剤組成物においては、共重合体(A)が水性媒体中に粒子として分散していることが好ましい。共重合体(A)の平均粒子径は、10〜1000nmが好ましく、10〜300nmがより好ましく、10〜200nmが特に好ましい。平均粒子径が該範囲であれば、界面活性剤等を多量に用いる必要がなく、撥水性が良好であり、水性媒体中で分散粒子が安定に存在できて沈降することがない。共重合体(A)の平均粒子径は、動的光散乱装置、電子顕微鏡等により測定できる。
また、単量体(a)に基づく構成単位及び単量体(b)に基づく構成単位を有する共重合体(A)と、ペンダント基にアミノ基、アンモニウム塩基又はアミド基を有する重合体(B)とを含むため、撥水剤組成物によって処理された物品から透湿防水膜が剥離しにくい透湿防水膜付き物品を得ることができる。特に、共重合体(A)が、ポリフルオロアルキル基を有さず、特定の炭素数のアルキル基を有する(メタ)アクリレートである単量体(b)に基づく構成単位を有することにより、撥水剤組成物によって処理された物品から透湿防水膜が剥離しにくくなる効果が顕著である。
共重合体(A)以外のフッ素系共重合体(以下、共重合体(C)という。)と重合体(B)を含む撥水剤組成物、又は共重合体(A)を含み、重合体(B)を含まない撥水剤組成物によって処理された物品は、透湿防水膜の剥離抑制についての最近の厳しい要求に応えられるものではなかった。一方、共重合体(A)及び重合体(B)を併用することで、最近の厳しい要求に充分に応える透湿防水膜付き物品が得られるという、予想外の効果が得られた。
本発明の透湿防水膜付き物品の製造方法は、撥水剤組成物によって物品を処理し、撥水剤組成物によって処理された物品の表面に透湿防水膜を形成する方法である。
(撥水剤組成物による処理)
本発明の撥水剤組成物で処理される物品としては、繊維(天然繊維、合成繊維、混紡繊維等)、各種繊維製品、不織布、樹脂、紙、皮革、木材、金属、石、コンクリート、石膏、ガラス等が挙げられる。撥水剤組成物で処理される物品としては、透湿防水膜が設けられることから、スポーツウェア等の繊維製品等が好ましい。
撥水剤組成物による処理方法としては、例えば、公知の塗工方法によって物品に撥水剤組成物を塗布又は含浸した後、乾燥する方法が挙げられる。
透湿防水膜としては、微孔質ポリウレタン樹脂膜等が挙げられる。透湿防水膜は、例えば、撥水剤組成物によって処理された物品の一方の表面にコーティング液を塗布し、ついで所定時間静置し、ついで所定時間水に浸漬して溶媒を除去し、ついで乾燥することによって形成できる。コーティング方法としては、ナイフコーティング、ナイフオーバーロールコーティング、リバースロールコーティング等の各種のコーティング方法を用いることができる。
透湿防水膜の材料としては、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを反応させて得られる従来公知のポリウレタン樹脂を採用できる。ポリイソシアネート成分としては、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート等が単独で又は混合して用いられる。具体的には、トリレン−2,4−ジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート等を主成分として用い、必要に応じて3官能以上のポリイソシアネートを用いてもよい。ポリオール成分としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等が用いられる。ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラエチレングリコール等が用いられる。ポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール等のジオールと、アジピン酸、セバチン酸等の二塩基酸との反応生成物、又はカプロラクトン等の開環重合物を用いることができ、勿論、オキシ酸モノマー又はそのプレポリマーの重合物も用いることができる。
例1−1〜1−11、2−2〜2−5、2−7〜2−10、3−1〜3−3は実施例であり、例2−1、2−6、4−1〜4−3は比較例である。
(撥水性)
試験布について、JIS L 1092−2009のスプレー試験にしたがって撥水性を評価した。撥水性は、1〜5の5段階の等級で表した。点数が大きいほど撥水性が良好であることを示す。3−以上の等級であるものを撥水性が発現しているものとみなす。等級に+(−)を記したものは、当該等級の標準的なものと比べてそれぞれの性質がわずかに良い(悪い)ことを示す。また、等級として例えば「3−4」と記したものは、3と4の中間であることを示す。
試験布の透湿防水膜に熱融着テープを重ね、熱プレス(ガーメントプレス、温度:150℃、圧力:24.5N、時間:30秒間)にて一部を圧着し、一晩(約15時間)エイジングした。一方の端部に非圧着部が残るように、テープ付き試験布を8cm×2.5cmに裁断して試験片を得た。テンシロン万能試験機(島津製作所社製、AGS−X)を用意し、試験機の一方のつかみに、試験片の非圧着部側の端部の熱融着テープのみを挟み、試験機の他方のつかみに、試験片の圧着部側の端部を挟んだ。引張速度:10cm/分、距離:5cmの条件にて引張試験を行い、熱融着テープが剥がれる時にかかる力(剥離強度)を測定した。測定を合計で3回行い、剥離強度の平均値を求めた。剥離強度が大きいほど、コーティング液によって形成された透湿防水膜が剥がれにくいことを示す。
撥水剤組成物の1gをアルミニウムカップにとり精秤した。これを対流式乾燥機にいれ120℃にて4時間乾燥した。その後アルミニウムカップを対流式乾燥機より取り出し、精秤した。固形分濃度は、(乾燥後の撥水剤組成物の質量)/(採取した撥水剤組成物の質量)にて計算し百分率で示した。
単量体(a): C6FMA:F(CF2)6CH2CH2OC(O)C(CH3)=CH2
単量体(b): BeA:ベヘニルアクリレート、STA:ステアリルアクリレート
単量体(c): VCl:塩化ビニル。
単量体(d): N−MAM:N−メチロールアクリルアミド。
単量体(e):CmFA:F(CF2)mCH2CH2OC(O)CH=CH2(mが6〜16の混合物であり、mが8以上のものが99質量%以上であり、mの平均値は9である。)
DOM:ジオクチルマレエート。
E350:ポリオキシエチレンステアリルエーテル(エマルゲン(花王社商品名)350、エチレンオキシド約50モル付加物)、
E420:ポリオキシエチレンオレイルエーテル(エマルゲン(花王社商品名)420、エチレンオキシド約13モル付加物)、
E430:ポリオキシエチレンオレイルエーテル(エマルゲン(花王社商品名)430、エチレンオキシド約30モル付加物)、
リポガード18:ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド(ライオン社商品名、リポガード18−63)、
P204:エチレンオキシドプロピレンオキシド重合物(日本油脂社商品名、プロノン204、エチレンオキシドの割合は40質量%。)、
SFY485:2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールエチレンオキシド付加物(日信化学工業社商品名、サーフィノール485、エチレンオキシド付加モル数30)。
StSH:ステアリルメルカプタン、 DoSH:n−ドデシルメルカプタン。
(重合開始剤)
VA061A:2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン](和光純薬工業社商品名、VA−061)の酢酸塩。
VA061:2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン](和光純薬工業社商品名、VA−061)。
(その他)
AcOH:酢酸、 水:脱イオン水、 DPG:ジプロピレングリコール。
重合体(B−1):アリルアミン塩酸塩重合体(ニットーボーメディカル社商品名、PAA−HCL−01、質量平均分子量:1,600)、
重合体(B−2):アリルアミン塩酸塩重合体(ニットーボーメディカル社商品名、PAA−HCL−3L、質量平均分子量:15,000)、
重合体(B−3):アリルアミン塩酸塩重合体(ニットーボーメディカル社商品名、PAA−HCL−10L、質量平均分子量:150,000)、
重合体(B−4):メチルジアリルアミン塩酸塩重合体(ニットーボーメディカル社商品名、PAS−M−1、質量平均分子量:20,000)、
重合体(B−5):ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体(ニットーボーメディカル社商品名、PAS−H−5L、質量平均分子量:30,000)。
(共重合体(A−1))
ガラス製ビーカーに、C6FMAの30質量部、BeAの50質量部、N−MAMの1質量部、E350の2質量部、E420の2質量部、リポガード18の1質量部、StSHの0.5質量部g、水の156.67質量部、及びDPGの30質量部を入れ、60℃で30分間加温した後、ホモミキサー(日本精機製作所社製、バイオミキサー)を用いて混合して混合液を得た。
表1に示す仕込み割合に変更した以外は、共重合体(A−1)と同様にして共重合体(A−2)〜(A−7)、(共重合体(C))のエマルションを得た。なお、VA061A、VA061、AcOH及びVCl以外の仕込みは、混合液の調製時に用いた。エマルションの固形分濃度は35質量%であった。各単量体に基づく構成単位の割合、共重合体の質量平均分子量を表2に示す。
(例1−1〜1−11)
表3に示す共重合体(A)のエマルション及び重合体(B)を、固形分の質量比((A)/(B))が表3に示すように混合し、撥水剤組成物を得た。撥水剤組成物を水で希釈し、共重合体(A)の固形分濃度を1.5質量%に調整して処理液を得た。
パディング法によって処理液にポリエステルタフタ、ポリエステルウーリータフタ又はナイロン高密度タフタを浸漬した後、ウェットピックアップがそれぞれ28質量%、70質量%、50質量%となるように絞った。これを170℃で60秒間加熱し、25℃、湿度60%の部屋で一晩エイジングしたものを撥水性試験用の試験布とした。撥水性を表3に示す。
パディング法によって処理液にポリエステルタフタ又はナイロン高密度タフタを浸漬した後、ウェットピックアップがそれぞれ28質量%、50質量%となるように絞った。これを170℃で60秒間加熱し、25℃、湿度60%の部屋で一晩エイジングしたものを剥離強度試験用の試験布とした。
アプリケータ(RK Print Coat Instruments Ltd.)を用いて、乾燥後の厚さが40μmとなるように、コーティング速度:0.1m/秒、コーティング液温度:35℃の条件にて、剥離強度試験用の試験布の表面にコーティング液を塗布した。コーティング後の試験布を30秒間静置した後、20℃の水に2分間浸漬し、ついで40℃の水に2分間浸漬した。150℃で90秒間乾燥し、一晩(約15時間)エイジングし、透湿防水膜付き試験布を得た。剥離強度を表3に示す。
表4に示す共重合体(A)のエマルション及び重合体(B)を、固形分の質量比((A)/(B))が表4に示す質量比となるように混合し、撥水剤組成物を得た。撥水剤組成物を水で希釈し、共重合体(A)の固形分濃度を1.2質量%に調整して処理液を得た。
パディング法によって処理液にポリエステルタフタ又はナイロン高密度タフタを浸漬した後、ウェットピックアップがそれぞれ28質量%、50質量%となるように絞った。これを170℃で60秒間加熱し、25℃、湿度60%の部屋で一晩エイジングしたものを撥水性試験用の試験布とした。撥水性を表4に示す。
表5に示す共重合体(A)のエマルションは、重合体(B)の存在下に単量体を重合して得られたものであり、重合体(B)をあらかじめ含む。そのため、表5に示す共重合体(A)のエマルションをそのまま撥水剤組成物とした。撥水剤組成物を水で希釈し、共重合体(A)の固形分濃度を0.5質量%に調整して処理液を得た。
パディング法によって処理液にナイロン高密度タフタを浸漬した後、ウェットピックアップが50質量%となるように絞った。これを170℃で60秒間加熱し、25℃、湿度60%の部屋で一晩エイジングしたものを撥水性試験用の試験布とした。撥水性を表5に示す。
パディング法によって処理液にナイロン高密度タフタを浸漬した後、ウェットピックアップが50質量%となるように絞った。これを170℃で60秒間加熱し、25℃、湿度60%の部屋で一晩エイジングしたものを剥離強度試験用の試験布とした。
例1−1〜1−10と同様にして例3−1〜3−3の透湿防水膜付き試験布を得た。剥離強度を表5に示す。
表6に示す共重合体(C)のエマルション及び重合体(B)を、固形分の質量比((C)/(B))が表6に示す質量比となるように混合し、撥水剤組成物を得た。撥水剤組成物を水で希釈し、共重合体(C)の固形分濃度を5質量%に調整して処理液を得た。
パディング法によって処理液にポリエステルタフタ又はナイロン高密度タフタを浸漬した後、ウェットピックアップがそれぞれ28質量%、50質量%となるように絞った。これを170℃で60秒間加熱し、25℃、湿度60%の部屋で一晩エイジングしたものを撥水性試験用の試験布とした。撥水性を表6に示す。
パディング法によって処理液にポリエステルタフタ、ポリエステルウーリータフタ又はナイロン高密度タフタを浸漬した後、ウェットピックアップがそれぞれ28質量%、70質量%、50質量%となるように絞った。これを170℃で60秒間加熱し、25℃、湿度60%の部屋で一晩エイジングしたものを剥離強度試験用の試験布とした。
例1−1〜1−10と同様にして例4−1〜4−3の透湿防水膜付き試験布を得た。剥離強度を表6に示す。
共重合体(A)を含み、重合体(B)を含まない例2−1、2−6の撥水剤組成物によって処理されて得られた試験布は、試験布から透湿防水膜が剥離しやすかった。
共重合体(A)以外のフッ素系共重合体である共重合体(C)を含む例4−1〜4−3の撥水剤組成物によって処理されて得られた試験布は、試験布から透湿防水膜が剥離しやすかった。
なお、2016年4月15日に出願された日本特許出願2016−082000号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (12)
- 下記単量体(a)、単量体(b)、単量体(c)及び単量体(d)に基づく構成単位を有する共重合体(A)と、下記構成単位(u1)〜(u17)からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を有する重合体(B)(但し、前記共重合体(A)と同じものを除く。)と、水性媒体と、を含むことを特徴とする、撥水剤組成物であって、前記共重合体(A)を構成する全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、単量体(a)に基づく構成単位の割合は15〜75質量%、単量体(b)に基づく構成単位の割合は20〜80質量%、単量体(c)に基づく構成単位の割合は1〜30質量%、単量体(d)に基づく構成単位の割合は0.1〜10質量%である、前記撥水剤組成物。
単量体(a):下式(m1)で表される化合物。
RF−Q−Z−C(O)C(R)=CH2 ・・・(m1)。
(但し、RFは、炭素数が4〜6のペルフルオロアルキル基であり、Qは、フッ素原子を有しない2価の炭化水素基又は単結合であり、Zは、−O−又はNH−でありRは、水素原子、メチル基又は塩素原子である。)
単量体(b):ポリフルオロアルキル基を有さず、炭素数が12〜22のアルキル基を有する(メタ)アクリレート。
単量体(c):ハロゲン化オレフィン。
単量体(d):架橋しうる官能基を有する単量体。
構成単位(u1)〜(u17):
- 前記共重合体(A)と前記重合体(B)との質量比((A)/(B))が、100/0.01〜100/10である請求項1に記載の撥水剤組成物。
- 前記重合体(A)の質量平均分子量が1,000〜500,000である、請求項1又は2に記載の撥水剤組成物。
- 前記重合体(B)の質量平均分子量が1,000〜200,000である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
- 前記単量体(a)が、F(CF2)6CH2CH2OC(O)C(CH3)=CH2である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
- 前記単量体(b)が、ステアリル(メタ)アクリレート又はベヘニル(メタ)アクリレートである請求項1〜5のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
- ノ二オン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤とを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
- 前記水性媒体が、水、又は水と水溶性体との混合媒体である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
- 撥水剤組成物(100質量%)中、10〜40質量%の固形分を含有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の撥水剤組成物。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の撥水剤組成物に対し、水、又は他の媒体を混合した撥水剤組成物の処理液。
- 撥水剤組成物(100質量%)中、0.1〜8質量%の固形分を含有する、請求項10に記載の撥水剤組成物の処理液。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の撥水剤組成物によって物品を処理し、該物品の表面に透湿防水膜を形成する、透湿防水膜付き物品の製造方法。
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