JP2005232425A

JP2005232425A - 低温加工性の撥水撥油剤組成物

Info

Publication number: JP2005232425A
Application number: JP2004075322A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kitazawa; 武北沢
Original assignee: KITAZAWA YAKUHIN KK
Current assignee: KITAZAWA YAKUHIN KK
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】繊維製品等に撥水撥油性を付与する際、その加工条件として、低温で処理すると、優れた撥水撥油性を得ることは困難であった。
【解決手段】水分散型フッ素系撥水撥油剤に、架橋剤又は架橋促進剤として、有機多価金属化合物を添加することにより、低温加工処理で優れた撥水撥油性を得ることができた。
【選択図】なし

Description

本発明は水分散型フッ素系撥水撥油剤を用いて、加工処理温度を低温で行い、優れた撥水撥油性を示す撥水撥油剤組成物に関する。

従来、繊維製品等に撥水撥油性を付与するにあたり、水分散型フッ素系撥水撥油剤として、パーフルオロアルキル基を有する脂肪酸エステルと、これと共重合するモノマーとの乳化共重合体が用いられてきた。また、その性能をあげるために、いろいろな工夫が試みられている。例えば、重合体そのものや共重合体の相手モノマーについて、その種類や製造条件などの検討や、各種の添加剤を加えること等の試みにより、性能の改良や物性を高める開発がなされてきた。

ただ、撥水撥油性付与の加工条件については、その改良で解決の困難なものがある。例えば、一般に水溶性撥剤の加工処理温度は通常、１００℃以上で乾燥後、１２０℃〜１６０℃あるいはそれ以上の温度範囲で１分から数分間以上、熱処理することが必須条件である。この熱処理温度が１２０℃より低温で、時間的にも従来と変わらずに処理が可能なれば、効率的にも、コスト的にも、取り扱い性や安全面からも期待大なるものがある。今、仮に例えば１１０℃以下の低温で時間をかけて乾燥または熱処理しても、未乾燥になったり、性能が出なかったりする。いろいろ試みられているが、この目的を満たす適当なものは、十分開発されていないのが現状である。

発明が解決しようとする課題

解決しようとする問題点は、繊維製品などに撥水撥油性を付与するにあたり、その加工処理温度として、一般に１２０℃〜１６０℃あるいはそれ以上で、熱処理することが必須条件である。これに対し、きわめて低温で、例えば１２０℃以下の温度で効率よく、加工処理することができる撥水撥油剤組成物の提供することにある。

課題を解決するための手段

本発明は水分散型フッ素系撥水撥油剤に、架橋剤または架橋促進剤として、有機多価金属化合物を特定の割合で添加し、これを水溶液またはエマルジョンにしたものを、繊維製品等に塗布、浸漬、吹き付けなど常法により、処理することで、優れた撥水撥油性および低温加工処理性を示す水分散型フッ素系撥水撥油剤組成物を提供する。

発明の効果

本発明の水分散型フッ素系撥水撥油剤に、架橋剤または架橋促進剤として有機多価金属化合物を添加した水溶液混合物は、繊維製品などに、きわめて低温、例えば１２０℃以下の温度で加工処理できる。しかも比較的困難とされていたカーペットなどにも、優れた撥水撥油性を付与することができる。

本発明において、水分散型フッ素系撥水撥油剤は、ポリフルオロアルキル基を有する脂肪酸エステルと、これと共重合が可能なモノマーとの乳化共重合体であり、その重合系としては、カチオン系、ノニオン系あるいは両性イオン系のいずれであってもよいが、好ましくはカチオン系またはノニオン系がよい。

また、上記の水分散型フッ素系撥水撥油剤に、添加する架橋剤または架橋促進剤としての、有機多価金属化合物については、金属錯体または金属キレートも含まれる。多価金属は特にチタニウム、アルミニウムまたはジルコニウムが適しており、またはその金属化合物で、例えば、酸化物、水酸化物、または塩基性塩、酸性塩等の有機酸塩を用いることができる。また、これらの群より、２種以上の組み合わせの化合物であってもよい。なかでも、有機脂肪酸塩が好ましい。

有機脂肪酸としては、炭素数１〜１８のもの、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ステアリン酸、パルミチン酸など、あげることができる。これらの有機脂肪酸多価金属塩または、その混合物の水溶液またはエマルジョンを用いることができ、また、これらは金属錯体または金属キレートであってもよい。また、上記の有機脂肪酸のうち、溶解性から炭素数の少ない有機脂肪酸の金属塩が好ましい。

本発明で、架橋剤または架橋促進剤としての有機多価金属化合物は、水分散型フッ素系撥水撥油剤に対して０．１〜２０重量％の範囲で添加することができる。添加率が０．１重量％以下では、架橋剤または架橋促進剤として効果が少なく、また２０重量％以上では効果として変わらないか、若しくは液中に残存し、処理時、悪影響を与える場合がある。

また、水分散型フッ素系撥水撥油剤と有機多価金属化合物との合計が全重量に対して、０．０１〜１５．０重量％の範囲が望ましい。特に０．１〜５．０重量％が好ましい。全重量に対して、０．０１重量％以下あるいは１５重量％以上の範囲では、いずれも撥水撥油性能と、本発明の期待する低温加工性とともにレベルが低下するか、効果が少なく、適当でない。

有機多価金属化合物の単独の用途として、例えば、有機アルミニウム化合物は触媒などに用いられるが、有機溶剤系であり、有機チタン化合物や有機ジルコニウム化合物は、単独では防水剤等として知られているが、市販のフッ素系撥水撥油剤組成物単独の場合と同様、やはり低温加工性には乏しい。しかし、本発明の如き繊維製品などのフッ素系撥水撥油剤に、架橋剤または架橋促進剤として有機多価金属脂肪酸塩を添加した時、はじめてその効果を示すものはその例を見ない。しかも、特定の多価金属の有機酸塩を特定の割合で添加したとき、実施例に示す如く、きわめて優れた撥水撥油性を示し、かつ低温加工性を発揮する。対象とする繊維製品も、単に布地だけでなく、カーッペトなどに好適であることは画期的なことである。このことは、本発明の大きな特徴の一つといえる。

なお、本発明の撥水撥油剤組成物の経時変化を調べたが、約１ケ月以上室温で放置しても、何ら物性の変化はみられなかった。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、かかる実施例により本発明は何ら限定されるものではない。

３００ｃｃのガラス製容器に市販のカチオン系の水分散型フッ素系撥水撥油剤（以下Ｆ−１という）を２．５０重量％（有効成分０．７５重量％）に、架橋促進剤として多価金属有機酸を添加し、この混合物に水を加え、１００重量％とし、十分攪拌し、これを撥水撥沺剤組成物とした。その後、均一な状態になったことを確認後、室温（１５℃）で約３０分間靜置した。

次に、試料１として、カーペット（ナイロン製１５０ｍｍ角）を４枚準備し、それぞれの表面を均一に、上記に調製した撥水撥油剤組成物の水溶液をスプレーで吹き付け処理した。処理後、室温（１５℃）で約３０分間、風乾した。その後、処理したカーペットを室温（１５℃）で２４時間、５５℃で３分間、９０℃で２分間及び１１０℃で２分間、それぞれの加工温度と処理時間で熱処理した。室温以外は、すべて独立に恒温乾燥機にて熱処理した。

上記の熱処理したカーペットを、それぞれ下記に示す方法で撥水性試験（Ｂ法）を行い、その結果を第２表に、また下記に示す方法で撥油性試験を行い、その結果を第３表に示した。

ついで試料２として、木綿布（ツイル、１００ｍｍ角）３枚を準備し、それぞれの表面を均一に、上記記載の撥水撥油剤組成物の水溶液をスプレーで吹きつけ処理した。処理後、室温（１５℃）で約３０分間、風乾した。処理した木綿布を室温（１５℃）で２４時間、５５℃で１５分間、アイロン（約１６５℃）で５秒間、それぞれの加工温度と処理時間で熱処理した。処理後、撥水性試験を下記のＡ法で行い、その結果を第１表に示した。

性能の評価方法は撥水性については次の（１）Ａ法、（２）Ｂ法の二つの試験方法により評価した。

撥水性（１）Ａ法、ＪＩＳ−Ｌ−１０９２のスプレー法による撥水性ナンバーをもって表した。撥水性ナンバー：１００表面に付着湿潤のないもの、９０表面にわずかに付着湿潤を示すもの、８０表面に部分的に湿潤を示すもの、７０表面に湿潤を示すもの、５０表面全体に湿潤をしめすもの、０表裏両面が完全に湿潤を示すもの。

撥水性（２）Ｂ法、下記に示す組成のイソプロピルアルコール／水混合液の小滴を上記の処理したカーペットの生地表面に静かに置き、３分後に液滴の形状を保っている液の中でのイソプロピルアルコールの最大含量で表した。混合組成（体積％）イソプロピルアルコール：水が１０：９０、２０：８０，３０：７０、４０：６０、５０：５０，６０：４０，７０：３０、８０：２０、９０：１０をそれぞれ１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０で表した。

また、撥油性試験は上記と同じ処理をしたカーペットの生地表面に直径約４ｍｍの大きさに試験液を滴下し、３０秒後のカーペットに対する浸透状態を目視で観察し、ＡＡＴＣＣ−ＴＭ１１８−１９６６に準じて撥油性を評価した。これらの試験方法で用いた試験液の表面張力は下記のもので、その性能を評価した。撥油性８：Ｎヘプタン２０．０（ｄｙｎ／ｃｍ、以下単位略）、７：Ｎ−オクタン２１．８、６：Ｎ−デカン２３．５、５：Ｎ−ドデカン２５．０，４：Ｎ−テトラデカン２６．７、３：Ｎ＾ヘキサデカン２７．３、２：Ｎ−ヘキサデカン／ヌジョール＝３５／６５（Ｗｔ％／Ｗｔ％）２９．６、１：ヌジョール３１．２、０：１に及ばないもの。

実施例１と異なる市販のノニオン系の水分散型フッ素系撥水撥油剤（以下Ｆ−２という）に、実施例１と同様の有機多価金属化合物を用いて、撥水撥油剤組成物を調製し、実施例１と同様の処理を行い、同様の性能評価を行った結果を第２表及び第３表に示した。
なお、撥水性能をＡ法で評価したものは、実施例１と同様、木綿布に撥水処理を行い、その性能評価結果を第１表に示した。

比較例１

比較のため、実施例１における架橋促進剤としての有機多価金属化合物を含有しない、すなわち、Ｆ−１のみを水分散型フッ素系撥水撥油剤として、実施例１と同様の処理を行い、同様の性能評価を行った。これは一般に行なわれている撥水撥油剤組成物の処理例と同様といえる。その結果を架橋促進剤なしの例として、第２表及び第３表に示した。また、撥水性能をＡ法で評価したものは、実施例１と同様に木綿布を用いて、同様の処理を行い第１表に示した。

比較例２

比較のため、実施例２において、Ｆ−２を用いて、比較例１と同様に架橋促進剤としての有機多価金属化合物を含まず、Ｆ−２のみを水分散型フッ素系撥水撥油剤として、実施例１と同様の処理を行い、同様の性能評価を行なった。これは一般に行われている撥水撥油剤組成物の処理例と同様といえる。その結果を架橋促進剤なしとして、第２表及び第３表に示した。なお、撥水性能をＡ法で評価したものは、実施例１と同様に木綿布を用いて、同様の処理を行い第１表に示した。

Claims

水分散型フッ素系撥水撥油剤に、架橋剤または架橋促進剤として、有機多価金属化合物の水溶液又はエマルジョンを添加した混合物であって、その混合割合が水分散型フッ素系撥水撥油剤に対して有機多価金属化合物を０．１〜２０．０重量％の範囲で、かつ全重量に対し、水分散型フッ素系撥水撥油剤と有機多価金属化合物との有効成分の合計が、０．０１〜１５．０重量％であることを特徴とする撥水撥油剤組成物。
請求項１記載の水分散型フッ素系撥水撥油剤はポリフルオロアルキル基を有する脂肪酸エステルの乳化共重合体であり、請求項１記載の有機多価金属化合物はチタニウム、アルミニウム、またはジルコニウムのいずれかの多価金属、またはその化合物の有機脂肪酸塩及びこれらの群より選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする撥水撥油剤組成物。
請求項３）上記請求項１および請求項２の撥水撥油剤組成物を用いて、繊維製品などに撥水撥油性を付与する時、その加工処理温度を１２０℃以下で行い、優れた撥水撥油性を得ることが出来ることを特徴とする撥水撥油剤組成物。