TW201235114A - Method for treating substrates with halosilanes - Google Patents

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Leon Neal Cook
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Description

201235114 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種對基材賦予疏水性之方法，其包括利 用齒代石夕炫蒸汽處理基材。豳代石夕炫在基材表面敏 間隙空間甲形成聚矽氧樹脂。 ^、 【先前技術】 纖維基材諸如紙品及硬紙板(例如，包括皺紋纖維板、 紙板、顯示板或卡片紙）產品基於其預定用途會面對各種 環境條件。例如，硬紙板經常用作包裝材料以供運輸及/ 或儲存產品且必須提供可保護其包裝物之可持續的包封。 此類包裝材料可能面對之—些該類環境條件為雨水中的 水、可加速冷凝的溫度變化、洪水、雪、冰、霧、冰霞或 任何其他濕氣之形式。其他產品包括可去棄之供食物件， 其通常係由紙或硬紙板製成。此類纖維基材亦會面對潮渴 環境條件，例如來自與其接觸之食物及飲料中的蒸汽及液 體。呈各種形態的水會透過水解及分解纖維素鍵藉由降解 其化學結構及/或經由不可逆地影響鍵之間的氫鍵開裂其 :理結構而影響纖維基材’從而在其預定用途上降低其性 备曝露至水、其他含水流體或顯著量的水蒸汽時，物 ^諸如紙及硬紙板）會變得柔軟，失去形狀穩定性及變得 刺破（例如’在包裝材料之運輸期間或藉由餐具諸如 用於可丟棄之供食物件中之刀又）。 :造商可藉由不在潮濕環境中使用可丟棄之供食物件以 解決可丢棄之供食物件之濕氣敏感性的問題。該方法簡單 161489.doc 201235114 地藉由將其銷售用於不存在含水流體或蒸汽之用途（例 如’乾燥或酥炸品項）之可丟棄之供食物件而避免該問 題。然而，該方法大幅限制了此類物件之潛在市場，因為 諸多食品（1)含水（例如飲料、湯），（2)包括水相（例如稀調 味汁、水中加熱之蔬菜）或（3)當冷卻時其排出水蒸汽（例 如’米飯及其他澱粉食物、熱三明治等）。 另一保存纖維基材之方法為預防水與纖維基材之相互作 用。例如，抗水塗料（例如聚合性防水材料諸如蠟或聚乙 烯）可施加於纖維基材表面以預防水與纖維基材直接接 觸。該方法實質上形成-種積層結構，其中水敏感性核心 物質夹於抗水性材料之間。然而，諸多塗料之獲得成本高 及難以施加，因此增加製造成本及複雜性及減少可接受成 ^之百分比。而且，塗料會隨著時間降解或在機械方面受 損並變得較無效。塗料亦具有較難處理基材邊緣的固有弱 點。即使邊緣可經處理以賦予整個基材疏水性，經處理基 材之任何裂σ、破裂、㈣或折痕可導致暴露出未處理二 面，其易被潤濕及可使水虹吸進入基材主體。 而且，用於纖維基材之某些塗料及其他已知疏水處理亦 會賦予基材非可生物降解性H需要提供—種對纖維 基材賦予疏水性以及保持其生物可降解性的方法。 、亦需要以不僅確保對基材賦予疏水性而且有效操作該方 法之方式進行該處理方法。例如，若使用函切烧與揮發 !·生命劑之液體混合物使基材（諸如紙）飽和，則當蒸發溶劑 時，可對紙賦予疏水性。然而，顯著量之齒代石夕燒在已知 I61489.doc 201235114 方法中會隨著溶劑蒸發。在一種商業操作，，包含溶劑與 鹵代矽烷之該液流必須以某些方式處理。 一種處理該液流之方式將為使溶劑㈣切貌冷凝。不 幸地’因為溶劑從紙中蒸發可從·紙中移除些許量的水，冷 凝該混合蒸汽導致亦將水冷凝i經冷凝水迅速與經冷^ 鹵代矽烷反應’形成矽氧烷及齒化氫 當有機齒代矽烷 (諸如單有機三齒代矽烷）與存在之水—起冷凝時，其形成 必須從該製程中分離及丟棄之固體副產物。因此，執行液 體處理法需要處理包括揮發性溶劑及固體之副產物流或甚 至包括函化氫之膠狀混合物。 亦已經提出蒸汽處理法。然而，當利用已知方法以蒸汽 化鹵代矽烷處理紙時，仍需處理副產物液流。該副產物液 流包括溶劑及在處理期間未反應進入紙中之部份齒代石夕 烷。 商業上需要一種使欲利用函代石夕烧處理之基材（諸如紙） 得以在紙中留有大比例之齒代矽烷且不需要處理副產物液 流之方法。 【發明内容】 本發明係關於一種用於對基材賦予疏水性之方法。該方 法包括： I) 在處理區中，將基材曝露於含有至少90%之鹵代矽烷 之濃度之蒸汽的擾流中以使蒸汽滲透該基材，及 II) 將基材放置於排放區中，其中將惰性氣體引入該排放 區以在排放區中形成正壓。該排放區中之函代矽烷的濃度 161489.doc 201235114 低於該處理區中之齒代矽烷的濃度。 【實施方式】 所有量、比率及百分比均係按重量計算除非另有說明。 冠詞「-」分別表示-或多個，除非說明t内容中另有名 述。揭示之範圍包括範圍自身及亦包括任何位於其中的鸯 值以及端點。例如，揭示之20至40之範圍不僅包括20至 4.0之範圍，還分別包括2.1、2.3、3.4、3.5及4·0以及㈣ 該範圍中之任何其他數。而且，揭示之如2 〇至4 〇之範匿 包括如2.1至3.5、2_3至3.4 ' 2·6至3 7及3 8至4 〇之子細 及任何位於該範圍中之其他子集。同樣地，揭示之馬庫啊 組群（Markush gr〇up)包括全部組群及亦包括任何位於其中 之個別成員及子組群。例如，揭示之馬庫什組群：㈣、 環烧基、稀基、块基或芳基包括個別成員炫基；子組群炫 基及芳基；及任何位於其中之其他個別成員及子組群。 就本申請案之目的而言，術語「不含溶劑」表示不存在 有機溶劑或存在少於1%之有機溶劑(未刻意添加有機溶 劑；1°/。之含量可存在為來自用於製備函代錢之製法之 鹵代矽烷中之雜質）。 術語「處理」（及其變化用語）表示在適宜環境中施加函 代石夕烧於基㈣足⑽Μ錢滲透基材並反應而形成樹 脂之時間。術言吾「渗透」（及其變化用言吾）表示南代石夕烧進 入基材之一些或所有組織間隙空間且函代矽烷不僅在基材 上形成一表面塗層。 I61489.doc -6 · 201235114 用於文中所述方法之基材可為生物可降解性。就本申請 案之目的而言，術語「可堆肥的」、「可堆肥性」涵蓋諸如 生物可降解性、分解性及生態毒性之因素。術語「生物可 降解」、「生物可降解性」及其變化用語表示材料藉由微生 物分解的性質。生物可降解意指基材透過微生物（諸如細 菌、真菌、酶及/或病毒）作用一段時期而分解。術語「分 解性」、「分解」及其變化用語意指材料分解及分離的程 度。生物毒性測試決定材料在可堆肥後是否顯示對土壤中 之植物生長或生存或其他動物群的任何抑制。生物可降解 性及可堆肥性可藉由目視檢測已經曝露至生物菌種（諸如 細菌、真菌、酶及/或病毒）之基材以監測降解而測量。另 外，生物可降解的基材通過ASTM標準d64〇〇 ;且或者生 物可降解的基材通過ASTM標準D6868-03 ^總之，可堆肥 性及/或生物可降解性之速率可藉由最大化各基材之表面 積與體積比而增加。例如，表面積/體積比可為至少丨〇， 或至少17。或者，表面積/體積比可為至少33。不欲受限 於理論，認為至少33之表面積/體積比可使得基材通過 ASTM標準D6868-03中之生物可降解性測試。 文中使用之術語「不同於」意指兩種非相同的豳代矽烷 因而基材非以一種單一鹵代矽烷處理。就本申請案之目的 而言，「鹵代矽烷」定義為具有至少一個齒素（諸如氯或氟） 直接連接至矽的矽烷，其中，在本揭示案之範圍内，矽烷 係定義為包含可與基材（例如纖維素基材）上之水、_〇H基 及/或施加至文中所理解之基材之上聚劑或其他添加劑反 16l489.doc 201235114 應之官能基之基於矽的單體或募聚物。具有直接連接至矽 之單一鹵素的鹵代矽烷係定義為單鹵代矽烷，具有直接連 接至矽之兩個函素的函代矽烷係定義為二函代矽烷，具有 直接連接至矽之三個函素的齒代矽烷係定義為三鹵代矽烷 及具有直接連接至矽之四個函素的齒代矽烷係定義為四鹵 代矽烷》 就本申請案之目的而言’術語「疏水的」及「疏水性」 及其變化用語意指基材之抗水性。疏水性可以根據以下參 考例1中闡明之可勃測試（Cobb test)來測量。藉由文中所述 方法處理之基材亦可係本質上可回收者。基材亦可為可再 聚化的，例如’藉由文中所述方法製備之疏水性基材可還 原成用於造紙之紙漿。基材亦可為可再用的。 就本申請案之目的而言’關於用於處理基材之鹵代石夕烧 所使用之術語「蒸汽」係指滲透及處理紙的成份總量。明 域起見’本文中之術語「蒸汽」不包括水蒸氣、空氣、惰 性氣體及溶劑。 一種用於對基材賦予疏水性之方法，其包括下述步驟： I) 在處理區中，將基材曝露於含有至少90%之函代石夕坑 之濃度之蒸汽的擾流中，以使蒸汽滲透基材，及 II) 將基材放置於排放區中，其中將惰性氣體引入該排放 區以在該排放區中形成正壓’且其中副產物係藉由惰性氣 體移除， 其中’該排放區中之齒代矽烷的濃度係低於該處理區中 161489.doc 201235114 之鹵代矽烷的濃度。 將基材放置於 以在該惰性區 該方法可視需要進一步包括於步驟υ之前 惰性區中之步驟’纟中，導入另-情性氣體 中形成正壓，且該惰性區係與該處理區分離 該方法可為連續式或半批次式。當該方法為連續式時， 基材可為H連續基材之—實例為紙捲。可將紙提供於 輥輪上，解繞及通過文中所述之諸區域，並在收取輥上收 集。或者，基材可例如為但不限於建築材料·纖維基材諸 如木材及/或木製品（例如板、膝合板、柵襴厚板及/或甲 板、電線杆、鐵軌枕木或纖維板）、紙（諸如硬紙板、盒 板、牆板、用於塗布絕緣材料之紙或用於製造夹層硬紙板 之襯底）或織物；絕緣材料；乾飾面内牆（諸如石棉水泥 板）；石切築磚；或石膏。基材可包括單一平坦基材（諸如單 -平坦紙或牆板)或可包括經折疊、組裝或其他製造基 材°例如，基材可包括黏合、輥壓或編織在―㈣多個基 材（諸如包括-中間物及位於中間物表面上之一或兩種襯 底之夹層組裝或盒子)或可包括+同形狀(諸如砌築磚卜或 者基材可為較大基材之子組份，諸如t該基材與塑料、織 物、非編織材料及/或玻璃結合時。應j里解，基材可因而 使各種不同材料、形狀及結構具體化且不應限於文中明確 列出之示例性實施例。當該基材不為連續時該方法可以 半批次模式操作’例如’藉由將基材（例如，厚板或碑或 硬紙板盒子）放置在傳送帶上並使基材通過文中所述之諸 I61489.doc 201235114 區域。 在一替代性方法中，該基材應該稍微乾燥，緊接著利用 鹵代矽烷處理《在儲存基材（例如紙板）期間，尤其在潮濕 條件下所獲得之濕氣可抑制該處理滲透的深度。因此，例 如，可以將紙板通過乾燥區，緊接著使該紙進入處理室。 在文中所述之方法中，諸區域係經配置以使離開處理區 之鹵代矽烷蒸汽（未滲透基材）的量達到最小。_種使齒代 矽烷之損失降到最低的方法係將惰性氣體導入在移除副產 物之排放區出口下游之排放區中。該等區域可為例如藉由 區域間隔物分隔之不同室。該處理區及該排放區可藉由一 或多個區域間隔物（諸如屏或軟隔板）分隔。該處理區及該 惰性區可藉由一或多個區域間隔物分隔。其他惰性氣體可 導入在移除副產物之惰性區出口上游之惰性區中。此外， 在該方法中可使用一或多個中間區，例如，基材可通過位 於該處理區及該排放區之間之中間區，其中該中間區比該 處理區具有更低濃度之函代石夕烧及比該排放區具有更高濃 度的鹵代矽烷。進入該處理區之蒸汽包括至少90%齒代石夕 烧。或者，該蒸汽可實質上由函代矽烷組成。或者，該蒸 汽可不含溶劑。或者，該蒸汽可包括90°/。至1〇〇%鹵代石夕 烷，及0至10%之其他成份。 鹵代珍院 在文中所述之方法中，基材係以豳代矽烷，或多種函代 矽烷’或氣代矽烷，及/或多種氣代矽烷處理。當使用多 種鹵代矽烷時，多種齒代矽烷包括至少一種第一齒代石夕烧 161489.doc -10 · 201235114 及一種不同於第一齒代矽烷之第二自代矽烷。單體齒代矽 烷可包括式RaSiXbH+a-w，其中下標a具有在〇至3之範圍的 數值，或a=0-2，下標b具有在1至4之範圍的數值，或扣2_ 4，各X獨立地為氯、氟、溴或碘，或各χ為氣，且各汉獨 立地為單價烴基，或各R為包含〗至2〇個碳原子之烷基、烯 基、芳基、芳烷基或烷芳基β或各R獨立地為包含丨至丨丨個 碳原子之之烷基、包含6至14個碳原子之芳基或包含2至12 個碳原子之之烯基。或各R為曱基或辛基。一該示例性鹵 代矽烷為甲基三氣矽烷或MeSic丨3，其中Me表示曱基 (CH3)。另一示例性卣代矽烷為二曱基二氣矽烷或 MbSiCh。其他鹵代矽烷之實例包括（氣曱基）三氣矽烷、 [3-(七氟異丙氧基）丙基]三氣矽烷、丨，6雙（三氣曱矽烷基） 己烷、3-溴丙基三氣矽烷、溴三甲基矽烷、烯丙基溴二甲 基矽烷、烯丙基三氣矽烷、（溴甲基）氣二甲基矽烷、氣（氯 曱基)二曱基矽烷、溴二曱基矽烷、氣(氣曱基)二甲基矽 烷、氯二異丙基辛基矽烷、氣二異丙基矽烷、氯二曱基乙 基矽烷、氣二曱基苯基矽烷、氣二曱基矽烷、氣二苯基甲 基矽烷、氣三乙基矽烷、氣三曱基矽烷、二氣甲基矽烷、 一氣一甲基矽烷、二氣甲基乙烯基矽烷、二乙基二氣矽 烷、二苯基二氣矽烷、二_第三丁基氣矽烷、乙基三氣矽 烧破一甲基石夕院、辛基三氣石夕烧、戊基三氣石夕院、丙基 三氣石夕院、苯基三氣石夕燒、三苯基氣石夕烧、四氣石夕炫、三 氣(3’3,3-三氟丙基)矽烷、三氯(二氣曱基)矽烷、三氯乙烯 基矽烷、六氣二矽烷、2,2_二曱基六氣三矽烷、二甲基二 161489.doc -11 . 201235114 氟矽烷或溴氯二甲基矽烷。此等及其他齒代矽烷可透過本 技藝已知的方法製備或靖自供應商，諸如Dow Corning Corporation of Midland, Michigan, USA，Momentive
Performance Materials of Albany，New York，USA或 Gelest， Inc. of Morrisville，Pennsylvania，USA。而且，儘管文中 明確列出函代矽烷之具體實例，但以上揭示之實例實質上 並非限制。反而以上揭示之列表而僅僅是示例性的且亦可 使用其他鹵代矽烷化合物（諸如其他單體_代矽烷、寡聚 鹵代矽烷及多官能基函代矽烷），只要函代矽烷化合物之 蒸汽壓足以容許代矽烷化合物汽化即可。 當使用多種代矽烷時’可提供多種齒代矽烷以使各鹵 代矽烷佔總齒代矽烷濃度之某一莫耳百分比。例如，在多 種南代矽烷僅包括兩種函代矽烷的情形下，第一函代石夕烷 伯總鹵代矽烷濃度之X’莫耳百分比，而第二鹵代矽烷佔總 函代矽烷濃度之1 00-X'莫耳百分比。當以文中所理解之多 種鹵代矽烷處理基材時，為促進樹脂之形成，多種齒代矽 烧之總齒代矽烷濃度可包括20莫耳百分比或更少之單函代 矽烷、70莫耳百分比或更少之單鹵代矽烷及二鹵代矽烷 (亦即單自代矽烧及二函代矽烷組合時之函代矽烷總量佔 不多於70莫耳百分比）及至少3〇莫耳百分比之三鹵代矽烷 及四i代矽烷（亦即三函代矽烷及四函代矽烷組合時之鹵 代石夕烧總量佔至少3 0莫耳百分比）。在另一實施例中，多 種鹵代矽烷之總鹵代矽烷濃度可包括30莫耳百分比至80莫 耳百分比之三鹵代矽烷及/或四鹵代矽烷，或50莫耳百分 I61489.doc •12· 201235114 比至80莫耳百分比之三鹵代矽烷及/或四鹵代矽烷。 例如’在一示例性實施例中，第一鹵代矽烷可包括三鹵 代石夕院（諸如MeSiCh)及第二鹵代矽烷可包括二鹵代矽烷 (諸如MejiCl2)。該第一及第二齒代矽烷（例如三函代矽烷 及一齒代矽烷）可經組合以使三齒代矽烷可佔總函代矽烷 濃度之X’％ ’其中χ，為9〇莫耳百分比至5〇莫耳百分比、8〇 莫耳百刀比至55莫耳百分比、或65莫耳百分比至55莫耳百 分比。此等範圍僅旨在說明且實質上非限制及可替代性地 使用其他變化或子集。 用於該方法中之蒸汽可視需要進-步包括0〇/〇至1〇%之其 ，成份二該其他成份可為殺蟲劑、殺真菌劑、阻燃劑、殺 徽剤'著色劑諸如塗料及/或染料、香料或其組合。 步驟1) 在該方法之步驟”中’上述蒸汽可在或接近處理區中央 處導入。處理區中之蒸汽擾流可藉由任何合宜裝置實現， 諸如利用混合器(諸如授拌機或葉輪 汽”在處理區之室中安裝隔板。蒸汽可以垂直於= 入了使齒代矽烷滲透基材之方法參數 區内部耗費之時間、溫度、麼力及蒸汽之鎮入速率在= 所需處理結果而變。例如’可選擇方法參數以使基材在處 費之總時間在1秒鐘至1〇秒鐘之範圍。蒸汽之 之饋入^以利用各種電腦控制方案而控制。例如，蒸汽 可基於處理之基材之速度、寬度及厚度而調 16l489.doc •13- 201235114 節。或者’基材之饋入速率可基於進入該排放區之鹵代矽 烧的量而調節。或者，蒸汽之饋入速率可基於賦予基材之 函代石夕烧之經計算量而調節。選擇之確實溫度取決於包括 基材之降解溫度及所選画代矽烷之反應性之各種因素，然 而，蒸汽之溫度可保持高於該處理區之齒代矽烷之冷凝溫 度。或者’進入該處理區之基材之溫度可在68。？至 203 F(20 C至95 C)之範圍。或者，該方法可在真空下進 行’其可使溫度最低。 步驟II) 為增加反應速率，該基材在_代矽烷滲透基材後亦可視 需要受熱及/或暴露至蒸汽，以在基材中產生樹脂。例 如，基材可通過加熱區，於其中向基材施加熱量。該加熱 區之溫度取決於基材類型及其在其中之滯留時間；然而， 該加熱區中之溫度可包括超過2〇〇<t之溫度。或者，溫度 了依包括基材類型、基材通過該加熱區之速度、基材厚 度、施加至基材之齒代矽烷的量及/或該方法是否在常壓 或真空下進行之因素而變。或者，在離開該加熱區時，向 基材提供之溫度可足以加熱基材至2〇〇〇c。或者，在離開 該加熱區時，向基材提供之溫度可足以加熱基材至15〇。〇 或 100°C 或 65°c。 一旦基材經處理而賦予疏水性，疏水性基材將包括由鹵 代石夕炫及纖維基材及/或如上所述之於基材内部之水之間 之反應所得的聚矽氧樹脂。該樹脂在任何處可佔疏水性基 材之大於0%之至10%、或疏水性基材之大於〇%至小於 I61489.doc -14- 201235114 1%。百分比表示樹脂重量相對於基材與樹脂之總重量。 基材中之樹脂含量的其他範圍包括〇 0丨％至〇 99%，或〇」％ 至0.9% ’或0.3%至0.8%，或0.3%至〇.5%。不欲受限於理 論，認為基材中含量小於上述之樹脂可對文中所述之施加 (諸如包裝材料及可丟棄之供食物件）提供不充分的疏水 性。在高於1%之更高含量的樹脂，在其可使用壽命後， 可能難以堆肥該基材。 利用文中所述之處理方法，大多數函代矽烷留在紙中 (例如，至少60%，或60%至100%，或6〇%至85%)。當鹵代 矽烷反應形成聚矽氧樹脂時，在卣代矽烷水解時產生副產 物酸（例如ΗΧ)。副產物ΗΧ亦留在紙中。 視需要之步驟III〉 上述方法可視需要進一步包括步驟ΙΠ)，係在步驟⑴後 將基材暴露於鹼性化合物中。術語「鹼性化合物」表示任 何具有可與在鹵代矽烷水解時產生之酸（例如Ηχ)反應及中 和該酸之性質的化合物。例如，在一實施例中，齒代矽烷 可施加至基材及通過包含氨氣體之中和區，以使基材暴露 於氨氣體。未受限於具體理論，該鹼性化合物可中和由將 鹵代矽烷施加至基材所產生之酸類並進而驅使自代矽烷與 水及/或基材之間之反應至完成。可用鹼性化合物之其他 非限制性實例包括有機及無機鹼類，諸如鹼金屬之氫氧化 物或胺類。或者，任何其他鹼及/或縮合催化劑可用於全 部或部份替代氨且呈蒸汽傳遞。在本文中，術語「縮合催 化劑」表示可影響兩個矽烷醇基或矽烷醇基與由於函代矽 161489.doc 15 201235114 烷與水或-OH基團（例如，當在該方法中使用纖維基材時， 鍵結至纖維素）反應在原位形成的基之間之反應以產生石夕 氧烧鍵的任何催化劑。或者，在施加鹵代矽烷之前、同時 或之後或其組合下’該基材可暴露至鹼性化合物。 圖1 圖1為文令所述方法之處理流程圖。基材（此處顯示為饋 送輥114上之紙Π3)通過處理裝置ι〇〇及收集於收取輥115 中。基材113進入包括第一惰性氣體入口區ι〇1及第一蒸汽 出口區102之惰性區中。惰性氣體係經由惰性氣體入口 1〇8 導入惰性區中。惰性氣體入口區1〇1及第一蒸汽出口區1〇2 可包括一個單一室，或者，惰性氣體入口區1〇1及第一蒸 /又出口區102可包括由區域間隔物mb分隔之個別室。文 中使用之區域間隔物11〗a_e各可為例如屏或軟隔板。 基材113通過區域間隔物111(；進入處理區1〇3。包括至少 90%之鹵代矽烷的蒸汽係經由鹵代矽烷入口 1〇9被導入處 理區103中。該蒸汽可藉由任何合宜裝置，諸如經由喷嘴 或小孔（未顯示）而導入。蒸汽可以垂直於基材丨丨3導入。該 蒸汽具有擾流。基材113在處理區1〇3十暴露於蒸汽之擾流 中。擾流可以藉由任何合宜裝置，諸如在處理區中使用攪 拌機或葉輪112而實現。或者，擾流可以藉由在處理區丨〇3 中利用隔板（未顯示）或選擇經由鹵代矽烷入口 1〇9之蒸汽流 率，或其組合而實現。蒸汽在處理區103中滲透基材。 基材113通過區域間隔物111(1進入包括第二蒸汽出口區 104及第—惰性氣體入口區之排放區中。第二蒸汽出口 16I489.doc 201235114 區104及第二惰性氣體入口區1〇5可包括一單一室，或者， 第二蒸汽出口區104及第二惰性氣體入口區1〇5可視需要藉 由區域間隔物11 le分隔。 熟知本技術者將可理解圖1為示例性而非限制性。可進 行修飾而不限制申請專利範圍閱明之本發明範圍。例如， f 一惰性氣體人π區1()1及第—蒸汽出口區1()2可組合於一 室中’例如’不存在區域間隔物〗丨lb。 在一個替代性實施例中，可去除第一惰性氣體入口區 101及第-蒸汽出口區102。可使用非連續基材而替代從饋 送親m至收取油5行進之連續紙113。例如，代之以使 用傳送帶（未顯示），及待處理之非連續基材（諸如厚板、板 磚或其他物件）可放置於傳送帶上並自處理區1〇3通過進入 該排放區。 或者，第二蒸汽出口區104及第二惰性氣體入口區ι〇5可 組合於-室中，例如，可不存在區域間隔物⑴卜或者， -或多個中間區（視需要藉由區域間隔物分隔）可存在於處 理區103及第二蒸汽出口區1〇4之間、於第二蒸汽出口區 104及第二惰性氣體入口區105之間或兩者。 或者，可將一或多個其他區加至該方法中。例如，中間 區可在選自於第-惰性氣體入口區1〇1之前、第一惰性氣 體入口區1G1及第-蒸汽出口區⑽之間、第—蒸汽出口區 1〇2及處理區1〇3之間、處理區1〇3及第二蒸汽出口區1〇4之 間、第二蒸汽出口區104及第二惰性氣體入口區1〇5之間及/ 或第二惰性氣體入口區105之後之一或多個位置加入；所 I6I489.doc 201235114 有該等區域視需要藉由區域間隔物分隔β 該方法可在環境壓力條件下進行。或者，該方法可在一 或多個區域中於減壓下進行。該方法可包括在一或多個區 域中加熱。例如’其中存在鹵代矽烷之處理區及任何其他 區可維持在高於南代矽烷之冷凝溫度之溫度，以將對用於 處理基材之設備的腐蝕可能性降到最低。 實例 包3下列實例以對熟悉本技術者展示本發明。然而，熟 悉本技術者應理解依照本揭示案可對所揭示之具體實施例 做出許多改變，且仍獲得相同或相似結果而不脫離本發明 之實質及範圍。 參考例1 —處理程序、可勃施膠度測試及浸沒測試、及 強度評估 將淺棕色之未漂白牛皮紙（24 pt及45 pt)以於戊烷中含有 氣矽烷之各種溶液處理。紙呈移動幅面牵引通過施加處理 溶液之機器。線速度一般為1〇英尺/分鐘至3〇英尺/分鐘， 且調節線速度及處理溶液之流量以達成紙之完全浸透。隨 後將紙暴露至充足熱及空氣循環以移除溶劑及揮發性石夕 院。再將紙暴露至氨氛圍中以令和聽。接著藉由可勃施 膠H式及在水巾H24小時而評估經處理紙之疏水性。 可勃施膠度測試係按照ΤΑρρι測試法T441中闡明之程序 進行，其中將100 cm2表面之紙暴露於1〇〇毫升（mL)5〇t去 離子水中達3分鐘。記錄值為每平方米處理紙所吸收水（幻 的質量（g/m2)。 161489.doc 201235114 沉積效率係利用已知量之溶液濃度、溶液施加速率及紙 之饋入速率，由施加至纖維基材之氣矽烷的含量計算。經 處理紙中所含之樹脂量係藉由將樹脂轉換成單體矽氧烷單 位及利用根據在「The Analytical Chemistry of
Silicones，」Ed. A. Lee Smith, Chemical Analysis Vol, 112, wiiey-interscience (ISBN 0_471-51624_4)，pp 2i〇 2ii 中所 述之程序的氣相層析法而定量。接著藉由將紙中之樹脂量 除以施加之氯矽烷的含量而決定沉積效率。 方法之實例 完成實驗性操作以證明當實施文中所述方法時可能之矽 效率改良。將一卷紙饋入一室中。對於該等實例，該室藉 由Viton發泡區域間隔物分隔而分成諸區域。該室之長度 為3英尺。齒代矽烷蒸汽係以垂直於紙之頂部及底部的方 向導入處理區之頂部及底部。低速操作為5〇英尺/分鐘， 而暴露時間為3.6秒》紙之低速相當於175〇 gm/分鐘之紙。 高速操作為100英尺/分鐘，其中包圍尺寸相同，因此暴露 時間為1_8秒。紙之高速相當於35⑽gm/分鐘之紙。該紙係 獲自Rock-Tenn Corporation，寬6英寸及厚45 pt。饋入該 處理區之蒸汽為1〇〇% MeSicl3或5〇:5〇之Μάη:及 MeSiCh之混合物。低_代矽烷速率為2〇 gm/分鐘。高函 代矽烷速率為40 gm/分鐘。對於以加熱進行之實例，位於 處理區正下方之加熱板具有經由加熱板循環之l5〇<t熱 /由。這使仵處理區周圍之室保持於Mesic 13之沸點下。對 於未施加熱的實例，熱油未經由加熱板循環（且該方法係 16I489.doc -19· 201235114 在環境溫度下進行）。 據觀察，紙的溫度在處理後增加。不欲受限於理論，認 為延是因為由HC1被紙中之水吸收及/或與紙中之礦物質反 應產生之熱。該溫度增加似乎可量化且可用於該方法之控 制方案中（例如，以控制饋入鹵代矽烷之量或紙的速度）。 兩種饋入組合之效率總結列於表1中。在標有「無隔 板」之比較例中’紙板自排放入口通過進入處理區，且然 後離開處理區進入排放區，其中移除viton發泡區域間隔 物。在所有其他實例中，加入至少一個區域間隔物。評估 各種結構。總之，將室分成至少一個個別處理區及排放 區’可提供改良效率。效率及用於將處理區及排放區分隔 之隔板結構敘述於下表1中。 161489.doc 20- 201235114 i啭 效率 37% 30% 62% 55% 71% 52% 74% 61% 67% 35% 65% 鹵代矽烷 速率 (gm/min) 22.9 42.1 25.7 42.1 18.6 44.0 18.4 42.5 16.8 40.9 20.6 紙速度 (ft/min) 〇 〇 〇 〇 〇 描述 比較例，在處理室内部無隔板 比較例，在處理室内部無隔板 隔板距蒸汽饋入點左邊約6英寸及右邊6英寸 隔板距蒸汽饋入點左邊約6英寸及右邊6英寸 隔板距蒸汽饋入點左邊約12英寸及右邊12英寸 隔板距蒸汽饋入點左邊約12英寸及右邊12英寸 隔板距蒸汽饋入點左邊約12英寸及右邊6英寸 隔板距蒸汽饋入點左邊約12英寸及右邊6英寸 隔板距蒸汽饋入點左邊約6英寸及右邊12英寸 1 隔板距蒸汽饋入點左邊約6英寸及右邊12英寸 —CN 冢— ^ L Μ 5 贼 < 實例 比較例1 比較例2 實例1 實例2 實例3 實例4 實例5 實例6 實例7 ! i 實例8 實例9 161489.doc -21 - 201235114 效率 44% 38% 59% 54% 58% I 58% 鹵代矽烷 速率 (gm/min) 39.2 23.0 43.5 17.7 38.3 Γ 20.7 紙速度 (ft/min) 〇 〇 f ·Η Ο 描述 v〇 钵 CN ^ —(N 贫— m. < 锻 η v〇 4ς ^ ®Η #. ，K-£ % 5 ^ ' C4 輕— S v〇 喇 4ς ^ mlN V #. 琳彳 ,κ- J i却 J ^ ' <N 輕— ^ i \r\\ 价 v〇 W > u 4·^/ ·— 办⑺ 二 $ 十' 女 So 5'|^ < , ，CN 游一* ^ ； 4ς畦 Ο ^ S λ-Af m ft G 贫与荽 ^ ή -\Α ^ ^ ； ¢2^ Air5 ^ 〜7 (Ν 硇— ^ ； mg ^ v〇 〇H t £ λ.Ατ ft域 J ^ 、<N Λ i途Ϊ 實例 1 實例10 , 實例11 實例12 實例13 實例14 實例15 t61489.doc -22- 201235114 .济 -k 00 〇\ 备跻s E CN Η On ν〇 r-H ^ .? ^ s 〇 〇 β _ 钵彳 v〇 〇 , ,κ- 5 % 5 ^ j ^ 、CN 璇— ^; Μ ^ 5i ，系 t硃 钵叫实 2右璇 ^ ^i~ ^ 衝系♦ 銳3 ^ - %\ ^ ^ ^ S 痤琳 Ζ ^ § ^ t碟 钵叫实 2 t搫 錄3 ^ -艇V <钵 淹2 銨’ 璁V 湮钵 珈!ζ 實例16 實例17 實例18 16l489.doc -23- 201235114 【圖式簡單說明】 圖1為本文所述方法之處理流程圖。 【主要元件符號說明】 100 處理裝置 101 第一惰性氣體入口區 102 第一蒸汽出口區 103 處理區 104 第二蒸汽出口區 105 第二惰性氣體入口區 106 第一蒸汽出口 107 第二蒸汽出口 108 第一惰性氣體入口 109 鹵代矽烷蒸汽入口 110 第二惰性氣體入口 111a 區域間隔物 111b 區域間隔物 111c 區域間隔物 llld 區域間隔物 llle 區域間隔物 112 攪拌機 113 紙基材 114 饋送輥 115 收取輥 161489.doc -24-

Claims (1)

  1. 201235114 七、申請專利範圍： 1. 一種對基材賦予疏水性之方法，其包括： I)在處理區中’將基材曝露於含有至少9〇%之齒代矽 统之濃度之蒸汽的擾流中，以使蒸汽滲透該基材， • Π)將該基材放置於排放區中’其中將惰性氣體引入該 . 排放區中以在該排放區中形成正壓， 其中該排放區中之該齒代石夕院的漢度係低於該處理區 中之該齒代矽烷的濃度。 2. 如凊求項1之方法，其進一步包括於步驟丨）之前將該基 材放置於惰性區中’其中’引入另一惰性氣體以在該惰 性區中形成正壓，且該惰性區係與該處理區分離。 3. 如請求項1之方法，其中該惰性氣體係經引入至在移除 副產物之排放區出口下游之排放區中。 4. 如請求項2之方法，其中該另一惰性氣體係經引入至在 移除副產物之惰性區出口上游之惰性區中。 5. 如前述請求項中任一項之方法，其中該蒸汽實質上係由 該i代矽烷組成且該蒸汽不含溶劑。 6. 如請求項3至5中任一項之方法，其中該基材在該處理區 内部耗費的總時間係在1秒鐘至10秒鐘之範圍内。 7. 如前述請求項中任一項之方法，其中該蒸汽之溫度係維 持在高於該處理區中之該齒代矽烷的冷凝溫度。 8. 如吻求項1之方法，其進一步包括使該基材通過位於該 處理區與該排放區之間的中間區，其中該中間區具有比 該處理區更低濃度之齒代矽烷及比該排放區更高濃度的 161489.doc 201235114 鹵代碎貌》 9. 一種藉由如前述請求項中任一項之方法製造之疏水性基 材。 10. 如相求項3至10中任—項之方法，其中該函代碎烧饋入 該處理區中之饋入速率係藉由電腦程式來調節該方法 包括下列步驟： )接又來自用於將該鹵代矽烷饋入該處理區之裝置的 請求； ”）接又包括被處理基材之速度、寬度及厚度的輸入數 據； 叫執行該電腦程式以基於在步驟π)中接受之輸入數據 產生更新饋入速率；及 叫將該更新饋入速率傳送至該用於饋入該處代我之 裝置。 161489.doc 2·
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