JPH06296850A - 分解性弗素化アルコキシシラン界面活性剤及びそれからの防水性塗布剤 - Google Patents

分解性弗素化アルコキシシラン界面活性剤及びそれからの防水性塗布剤

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JPH06296850A
JPH06296850A JP6016272A JP1627294A JPH06296850A JP H06296850 A JPH06296850 A JP H06296850A JP 6016272 A JP6016272 A JP 6016272A JP 1627294 A JP1627294 A JP 1627294A JP H06296850 A JPH06296850 A JP H06296850A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は乳濁液の安定剤として有用であり、
またこのものの被膜層をサブストレート上で硬化して、
撥油性及び撥水性被膜を有するサブストレートを提供す
るものであり、そしてこの界面活性剤は分解して存在し
ないものとなる。 【構成】 この分解性界面活性剤は液体で、弗素化非イ
オン界面活性剤であって、疎水性及び疎油性の両者であ
るポリ弗素化脂肪族基を少なくとも１個を有し、そして
加水分解によって疎水部分が切断されるポリオキシアル
キレン又は親水性基を少なくとも１個、好ましくは２個
を有するフルオロカルビルアルコキシシランを含む分解
性界面活性剤である。特に、フルオロカルビルアルコキ
シシランは少なくとも１個のポリ弗素化脂肪族基及び少
なくとも１個のポリオキシアルキレン基又は他の親水性
基を含み、このフルオロカルビルアルコキシシランは加
水分解に対し分解性である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反応性非イオン界面活性
剤及び反応性非イオン界面活性剤を含む組成物に関す
る。サブストレートに塗って硬化したこの組成物は、サ
ブストレートを撥水性及び撥油性の両者を提供すること
ができる。
【０００２】
【従来の技術】界面活性剤は表面張力を低下させ、その
結果湿潤性、拡散性、乳化性、分散性、侵透性及び接着
性の改善を行うもので、多くの分野で使用されている良
く知られた化合物である。
【０００３】すべてのサブストレートは、疎水性セグメ
ント、親水性セグメント及びこの二つの部分を共に結合
している中間的極性の結合部分から成り立っている。界
面活性剤は、親水性セグメントがそれぞれカチオン基、
アニオン基、カチオン基とアニオン基の両者、若しくは
非イオン親水基を含むかどうかによって、カチオン、ア
ニオン、両性又は非イオンに分類される。非イオン親水
性セグメントは、一般にエチレンオキシドのオリゴマー
化の生成物の如きポリオキシアルキレン基であるが、し
かしソルビトール又はグリセロールの如きポリヒドロキ
シ化基、アルキルエーテル誘導体又はポリオキシアルキ
レン誘導体であっても良い。アミンオキシドは、またＮ
−Ｏ親水性基に電荷が存在するのみであって、非イオン
性に分類される。疎水性セグメントは、一般に長鎖のヒ
ドロカルビル基、ポリ弗素化脂肪族基又はポリシロキサ
ン基を有している。
【０００４】例えば、線状又は枝分れアルキル基若しく
はアルキルアリール基のヒドロカルビル疎水性セグメン
ト及びポリエチレンオキシド親水性セグメントを有し、
そしてこの二つのセグメントがエーテル結合によって結
合されている非イオン界面活性剤の例は、Ｔｅｒｇｉｔ
ｏｌ １５−Ｓ−Ｘ及びＴｒｉｔｏｎ ＣＦ（UnionCar
bide 社、Danbury, CT)として知られているものであ
る。この界面活性剤の一般式は次の如くである。
【化１】 ここでＲはＣ8 からＣ20のヒドロカルビル基であり、そ
してｎは約３から４０又はそれ以上の値を有する数であ
る。
【０００５】このような界面活性剤を含む組成物から得
られた被膜は、乾燥して塗布した被膜の中に残り、そし
て水で大量に洗浄して除去しない限り、これの存在しな
いものと比べてより親水性である。このような界面活性
剤は、最も強い酸、塩基又は酵素による接触分解方法に
対する以外、化学的にすべて安定で抵抗性であるとされ
る。特に疎水性部分がポリ弗素化されている場合、水浴
からの排水におけるこのような界面活性剤のロスは、深
刻な環境問題となる。
【０００６】分解性非イオン界面活性剤は公知である。
米国特許２，４７６，３０７には、次の式の加水分解性
珪素含有化合物、
【化２】 は水に溶けて水中油形乳濁液を製造するのに有用な多少
濁った溶液となり、この種の乳濁液は、シリコーンエス
テルが加水分解してポリグリコール基を切断し、その残
部をアルキル珪酸の重合体に変えるような方法で繊維に
適用して撥水性とすることができる。しかしながら、シ
リコーン含有化合物のみを含む塗布組成物は、サブスト
レートを撥油性に仕上げることはできない。
【０００７】米国特許４，８６５，９１０には、次の式
のフルオロアルキルシランによるガラス繊維製品の処理
が開示されている。
【化３】 ここでＸは２−メトキシエトキシ基を含めたアルコキシ
基の如き加水分解性基である。また、次の式のフルオロ
アルキルシランは水溶性に欠け、そしてメタノール性溶
液による表面処理は効果がないということを教示してい
る。
【化４】
【０００８】米国特許４，９２９，６６６及び５，００
６，６２４には、フルオロカーボン及びイオン性成分を
有する水分散性、架橋性重合体界面活性剤は、硬化によ
って強靱で、耐溶剤性で、低臨界表面張力被膜となる、
しかも殆んどの表面に接着する保護仕上げに有用な塗布
剤を開示している。このような重合体界面活性剤は、硬
化のために界面活性剤のイオン性成分と反応することの
できる多官能架橋剤を必要とする。
【０００９】一般に水性を経由して撥油性及び撥水性塗
布剤を提供する通常の方法は、外部安定性界面活性剤を
含む水に分散したフルオロケミカル（樹脂又は重合体）
を使用することである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】塗布剤内に存在する残
った界面活性剤によって撥水性又は撥油性を侵すことな
く、水性でサブストレートを処理できる有用な界面活性
剤は、今日まで全たく知られていない。本発明は水と化
学的に反応し、その界面活性性能を消失し、そして得ら
れた被膜に組み込まれて撥油性及び撥水性となる反応生
成物を提供できる界面活性剤に関する。
【００１１】要約すれば、本発明は親水性部分及び疎水
性部分を含む分解性界面活性剤であって、少なくとも１
つのポリ弗素化脂肪族又はポリ弗素化エーテル基及び少
なくとも１つの親水性ポリオール基、ポリオールエーテ
ル基又はポリオキシアルキレン基を含むフルオロカルビ
ルアルコキシシランを包含する界面活性剤であって、加
水分解によって疎水性部が切断される分解性界面活性剤
を提供する。液状又は低温溶融性固体であって分解性非
イオン界面活性剤は、水可溶性又は分散性で、フルオロ
ケミカルの水中油形乳濁液用の安定剤として有用であ
り、そして単独又は他のフルオロケミカルと共に硬化し
てサブストレート上に被膜層を形成する。硬化された層
は、サブストレートに形成された撥油性そして撥水性の
被膜であって、実質的に界面活性剤は存在しなくなる。
【００１２】本発明は、更に（１）少なくとも１個のポ
リ弗素化脂肪族基及び少なくとも１個の加水分解性親水
性ポリオキシアルキレン又はポリオール基若しくはポリ
オールエーテル基を含むフルオロカルビルアルコキシシ
ランを包含する液状、分解性非イオン界面活性剤；
（２）任意には、１から２４個の炭素原子及び少なくと
も１個のＣ1 −Ｃ4 アルコキシ基を含むアルキル基又は
ハロアルキル基を含む１つ又はこれより多いヒドロカル
ビルアルコキシシラン；（３）任意には触媒；並びに
（４）水；を含み、加水分解及び縮合によって撥油性及
び撥水性被膜を有するサブストレートを生成できる水性
組成物を提供する。
【００１３】本発明はまた、（１）サブストレート並び
にフルオロカルビルアルコキシシラン分解性非イオン界
面活性剤及び任意には少なくとも更に１個のシラン及び
触媒（上述したもの）の溶液又は分散液を含む水性組成
物を準備し；（２）工程（１）の組成物の層をサブスト
レートに塗るか又はサブストレートの上に吸着層が形成
されるのに十分な時間サブストレートを工程（１）の組
成物に浸し；（３）被膜を乾燥し；そして（４）被膜を
硬化する；ことによってサブストレートの表面が撥油性
及び撥水性になる上記の工程を含む撥油性及び撥水性被
膜を有するサブストレートを提供する方法に関する。
【００１４】水中で１重量％の界面活性剤混合物が０か
ら１００℃、好ましくは２０から５０℃の温度において
曇り点を有するように、本発明の分解性非イオン界面活
性剤は、ポリ弗素化脂肪族基による撥油性及び撥水性の
性質、並びに親水性基による水と関係する親水性の性質
との間の性質均衡を有する。０℃以下及び１００℃以上
の曇り点を有する界面活性剤は、或る種の場合には使用
することができるが、一般には効果が少ない。
【００１５】非イオン界面活性剤の分解及び縮合層の形
成における加水分解反応は、室温において行うことがで
きるが、しかし加温又は酸若しくは塩基の存在下で迅速
に行う。分解メカニズムはシラノール及びアルコールを
生成するためのアルコキシシランの触媒による又は触媒
によらない加水分解が含まれる。シラノールは次いで縮
合して架橋シロキサン樹脂を形成し、この樹脂は条件に
よって種々のサイズの固体粒子として層分離するか、又
は少なくともサブストレートの一部分に層として吸着さ
れるかのいづれかである。分解速度及び粒子又は層のど
のいづれかを望むかによって、温度、pH、サブストレー
ト表面エネルギー、界面活性剤濃度及び触媒の選択が調
整される。サブストレートは、一般に中性pHにおいて安
定性が最大である。
【００１６】本出願において、“界面活性剤”は、界面
張力を減少することのできる界面活性の化合物を意味
し、“水分散性”は、溶液、安定なミセル状若しくはコ
ロイド状懸濁液又は適用する間は安定である粗大懸濁液
を水中で形成できる物質が含まれ、“ハイドロカルビ
ル”は、炭素と水素原子のみを含む有機基を意味し、
“曇り点”は、１％の界面活性剤の水溶液が曇りが成長
して層分離を始める時の温度を意味し、“ポリ弗素化”
は、少なくとも３０重量％の弗素原子を含むことを意味
し、“フルオロカルビル”は、ポリ弗素化されたヒドロ
カルビル基を意味するが、またエーテル酸素を含むこと
ができ、“ポリオール基又はポリオールエーテル基”
は、ポリオール又はポリオールエーテルからヒドロキシ
水素原子を除いて残った基を意味し、そして“基”は、
残基又は意図する官能基によって障害とされない部分に
よって置換された残基を意味する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の分解性界面活性
剤は、好ましくは次に示す一般式のいずれかを有する。
【化５】 ここで、Ａは独立して（１）共有結合又は（２）（ａ）
次の式を有する２価の親水性基
【化６】 ここでｑは１から４０、好ましくは２から１０の値を有
する数、Ｒ2 は水素若しくはメチルであるが少なくとも
Ｒ2 の７０％は水素である、若しくは（ｂ）ポリオー
ル、そのアルキルエーテル若しくはポリエーテル誘導
体、好ましくはソルビトール若しくはグリセロールから
１個のＯＨ及び１個の水酸基の水素を取り除くことによ
って誘導されたもの；ＢはＳｉをＲf 又はＲ1 f に結合
する２価の結合基であって、好ましくは１個又はそれよ
り多いアリーレン（好ましくはフェニレン）、（ＣＨ2)
s 及び−（ＣＨ2)s −Ｏ−（ＣＨ2)s'−を含み、更に次
の式を有する２価のアミド基の如き実質的に加水分解に
対して安定な２価の基を含み、
【化７】 ここで、ｓ及びｓ’は独立して１から１２の整数であ
り、そしてＲ3 は下に述べるものであり；Ｒf は（１）
２から２４個、好ましくは４から１２個、より好ましく
は６から１０個の炭素原子を有する１価のポリフルオロ
脂肪族基であって、好ましくは少なくとも３０重量％の
弗素原子及びこの基の末端炭素は３個の弗素原子を有
し、好ましくは直鎖若しくは枝分れポリフルオロ脂肪族
基であって２から２４個、好ましくは４から１２個の炭
素原子を有するか若しくは環状ポリフルオロ脂肪族基で
あって２から２４個の炭素原子を有し、１個よりは多く
ない水素又は塩素が各２個の炭素原子のいづれかについ
て存在する場合であって、そして好ましくは水素は末端
炭素原子に存在しない場合、いづれの脂肪族基は任意に
は炭素にのみ結合した酸素を含み、任意には塩素原子を
含むか、又は（２）１価のポリフルオロアルコキシポリ
（フルオロオキシアルキレン）基は２５０から２，００
０の数平均分子量を有し、そしてより好ましくは４から
１２個の炭素原子を有する直鎖、枝分れ又は環状ペルフ
ルオロ脂肪族基であり、Ｒ1 f は少なくとも６個の炭素
原子及び少なくとも３０重量％の弗素原子を有する２価
のポリフルオロ脂肪族基であって、（１）好ましくは２
価の直鎖、枝分れ鎖若しくは環状ポリフルオロ脂肪族基
であって６から２４個の炭素原子を有し、任意には塩素
原子若しくは炭素原子にのみ結合した酸素を含むが、こ
の場合１個より多くない水素又は塩素が各２個の炭素原
子のいづれかに存在するか、又は（２）３００から２，
０００の数平均分子量を有する２価のポリ（フルオロオ
キシアルキレン）基であり、Ｒ1 は１から１８個の炭素
原子を有するアルキル基又はフェニルであり、Ｒ2 は水
素又はメチルであって、３０％以上のＲ2 はメチルでは
なく、Ｒ3 は水素又は１から４個の炭素原子を有する低
級アルキル基であり、ｍは独立して１，２、又は３の値
を有する整数であり、ｎは独立して０又は１若しくは２
の値を有する整数であり、ｍ＋ｎは全体で１，２又は３
の値であるが、但し、Ａの少なくとも１つは２価の親水
性基、好ましくは−（ＣＨＲ2 −ＣＨ2 Ｏ）q −であ
り、そして親水性基に対するＲf 又はＲ 1 f 基の割合
は、水中で１重量％の界面活性剤混合物が０°から１０
０℃、好ましくは２０°から５０℃の範囲に曇り点を有
する如きである。
【００１８】本発明の分解性界面活性剤は公知の方法に
よって製造される。一般に、式（Ｉ）の界面活性剤は、
市場において入手できるか又は公知の方法によって得る
ことのできる次の式（IV）を有する１若しくは４−ｍ−
ｎまで又は過剰当量のポリオキシアルキレンアルコール
を、
【化８】 ここでＡ及びＲ3 は上で述べたとおりである、市場で入
手できるか又は公知の方法によって得られた次の式
（Ｖ）を有する１当量のポリフルオロ脂肪族アルコキシ
シランと、
【化９】 ここでＲf ，Ｂ，Ｒ1 ，ｍ及びｎは上に述べたとおりで
あり、そしてＲ5 は１から４個の炭素原子を有する低級
アルキル基であり、任意にはトルエンスルホン酸の如き
触媒の存在下加熱して製造される。アルコール交換反応
が不完全であって、そしてサンプルが別個の“Ａ”基の
混合物を含んでいても問題はない。
【００１９】他方、式（Ｉ）の界面活性剤は、４−ｍ−
ｎ又はそれ以上の当量の式（IV）のポリオキシアルキレ
ンアルコールを、市場において入手できるか又は公知の
方法で得ることのできる次の式（VI) を有する１当量の
ポリフルオロ脂肪族ハロシランと、
【化１０】 ここでＸはハロゲン、好ましくは塩素、そしてＲf ，Ｒ
1 ，Ｂ，ｍ及びｎは上で述べたとおりである、トリエチ
ルアミン又はナトリウムメトキシドの如き酸受容体の存
在下反応させて得られる。
【００２０】式（II）の界面活性剤は、Ｒ3 が水素であ
る場合の式（Ｉ）の界面活性剤を生成する反応生成物の
中に或る程度存在する。ポリフルオロ脂肪族アルコキシ
シラン、
【化１１】 又はポリフルオロ脂肪族ハロシラン、
【化１２】 に対して、ポリオキシアルキレンアルコール、ＨＯ−Ａ
−Ｒ3 （Ｒ3 は水素である）のモル比を少なくして使用
すると、式（II）の界面活性剤が増量して得られる。
【００２１】式(III) の分解性界面活性剤は、２（３−
ｎ）当量の式（IV）のポリオキシアルキレンアルコール
を、１当量の次の式のポリフルオロ脂肪族ハロシラン
と、
【化１３】 反応させて得られる。一方、これらは１若しくは２（３
−ｎ）まで又はこれ以上の当量の式（IV）のポリオキシ
アルキレンアルコールを、次の式(VIII)を有する１当量
の多官能ポリフルオロ脂肪族ビスアルコキシシランと、
【化１４】 ここでＲ5 ，Ｒ1 f ，Ｂ，Ｒ1 及びｎは上に述べたとお
りである、反応させることによって得られる。式(VII)
及び(VIII)の化合物は、例えば米国特許３，８１０，８
７４に開示されている。
【００２２】これらの製造及びこれらの物質の水に対す
る反応性は、次の“化学反応”に要約して示した。ここ
でＲ1 ，Ｒ3 ，Ａ，Ｂ，Ｒf ，Ｒ1 f ，ｍ及びｎはすで
に述べたとおりである。
【化１５】
【００２３】本発明の界面活性剤を製造するのに使用さ
れる好ましい式（IV) のポリオキシアルキレンアルコー
ルは、約１５００にも及ぶ分子量を有する。多くのもの
は市場において入手でき、そして“Ｃａｒｂｏｗａｘ”
及び“Ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ”（ Aldrich化学社から入
手できる、Milwakee, Wisconsin)として市販されてい
る。好ましいポリオキシアルキレンアルコールは、ジ−
からヘプタ−エチレングリコール並びにこれらのモノメ
チルエーテル及びモノエチルエーテルが含まれる。
【００２４】界面活性剤を製造するのに使用される好ま
しい式（Ｖ），（VI），（VII)及び(VIII)のポリフルオ
ロ脂肪族シランの例は、次のものが含まれる。
【化１６】
【００２５】式（Ｖ）及び（VI）のポリフルオロ脂肪族
シランは、次の式の如きビニル化合物を、
【化１７】 ここでＲf は上に述べたとおりである、次の式のシラン
と、
【化１８】 ここでＲ1 ，Ｒ5 ，Ｘ，ｍ及びｎは上で述べたとおりで
ある、ヒドロシリル化（ｈｙｄｒｏｓｉｌａｔｉｏｎ）
によって得ることができる。これらのシランは、Huels
America 社(Piscataway, NJ.) から入手できる。この例
は、 Stewart等、J.org.chem. 1961, 26，2643に記載さ
れている。アリルエーテル又はＮ−アリルスルホンアミ
ドは、相応するアルコールＲf ＣＨ2 ＯＨ又はスルホン
アミドＲfＳＯ2 ＮＨＲ3 を、例えば臭化アリルと公知
の方法に従ってアルキル化によって得ることができる。
式(VII) 及び(VIII)のポリフルオロ脂肪族ビス（シラ
ン）（ここでＢは−ＣＨ2 ＯＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2 −であ
る）は、同様にして次の式のビスアリルエーテルを、
【化１９】 次の式の化合物と、
【化２０】 ヒドロシリル化によって製造される。
【００２６】次の式を有する化合物は、
【化２１】 式Ｒf ＣＯ2 Ｈのエステルを、例えば式ＮＨ2 （Ｃ
Ｈ2 ）3 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3のアミノシランと処理して
製造することができる。このアミノシラン化合物はHuel
s 社又は Aldrich社から入手でき、そしてカルボン酸の
多くは PCR社(Gainesville, FL) から入手できる。
【００２７】非界面活性剤のヒドロカルビルアルコキシ
シラン及びフルオロカルビルアルコキシシランは、本発
明の水性組成物において使用することができる。これら
の使用は任意であって、そして式（IX) におけるｔが
０，１，２又は３によって架橋剤、増量剤又は連鎖停止
剤を組成物中に加えることができる。これらのものは、
分解性界面活性剤の存在において分散性である。これら
に含まれる好ましいものは次の式を有するもので、これ
らの多くは市場において入手できる。
【化２２】 ここで、Ｒ5 はＣ1 からＣ4 の低級アルキル基、ｔは
０，１，２又は３の値を有する整数、そしてＲ6 は上で
述べた如きＲf −Ｂ又は１から２４個の炭素原子を有す
るアルキル、アリール、アルクアリール又は６から１２
個の炭素原子を有するアルアルキル基から独立して選ば
れた１価の基である。
【００２８】好ましいヒドロカルビルアルコキシシラン
の例（これらの多くはUnion Carbide 社、Dow Corning
社、Aldrich 社又はHuels 社から入手できる）は、次の
ものが含まれる。メチルトリエトキシシラン、ジメチル
ジエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、オクチ
ルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、
オクタデシルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキ
シシラン、相応する塩素置換のアルキルアルコキシシラ
ンであって、例えばクロロメチルトリエトキシシラン、
クロロブチルトリエトキシシラン、３−（２，２，２−
トリフルオロエトキシ）プロピルトリエトキシシラン、
３−（Ｎ−アルキル−ペルフルオロオクチルスルホアミ
ド）プロピルトリメトキシシラン、３−（ペルフルオロ
ヘプチルメトキシ）プロピルトリメトキシシラン及びテ
トラエトキシシラン。
【００２９】本発明の界面活性剤に使用されるサブスト
レートは、綿、ポリエステル、アクリル、ナイロン、ポ
リプロピレンの如きポリオレフィン、毛、又はこれらの
組合せたもの、ガラス、セラミックス、金属、コンクリ
ート及び石造物が含まれる。
【００３０】本発明の界面活性剤は、水性物、疎水性充
填粒子の配合物、一時的に安定な水中油形乳濁液若しく
は分散液を経由して、環境、若しくは廃棄の見地から一
時的に低張力が必要な塗布媒体での低表面張力の形成、
又は被覆膜に界面活性剤が残るのが好ましくない場合
に、サブストレートに撥油性及び撥水性被覆膜を生成す
るのに有用である。被膜は、一般に５ミクロン以下の厚
さ、好ましくは２ミクロン以下の厚さである。
【００３１】本発明の分解性界面活性剤によって処理さ
れた繊維は、次に示す方法によって反撥性の試験を行っ
た。
【００３２】Ａ．撥水性試験（ＷＲ） 処理したサンプルの水性ステイン（ａｑｕｅｏｕｓ ｓ
ｔａｉｎ）又は撥水性は水／イソプロピルアルコール試
験を採用して測定し、そしてこの結果を処理した繊維の
撥水等級の用語で示した。処理した繊維が１００％水／
０％イソプロピルアルコール混合物（最小の浸透を示す
テスト混合物）に浸透するか、又はこれにのみ抵抗性で
あると、この等級が０とされ、一方これに対し０％水／
１００％イソプロピルアルコール混合物（最高の浸透を
示すテスト混合物）に抵抗性を示す処理した繊維は、そ
の等級が１０とされる。他の中間値は、水とイソプロピ
ルアルコールの％量がいづれも１０の倍数になるように
して、水／イソプロピルアルコール混合物を使用して決
定する。ここでの結果は、反復して行ったテストの平均
値を示した。最初の撥水性の等級（かっこ内ではない）
は、小滴のもとで繊維の表面を空気中維持し１０秒後、
測定して、最も浸透する混合物をもって繊維を浸透する
ことができないか、又は湿らすことがない場合のこの混
合物に相応する等級である。第２の撥水性の等級（かっ
こ内）は、１０秒間に繊維に完全には通らない最も浸透
する混合物に相当する等級である。
【００３３】Ｂ．撥油性試験（ＯＲ） 処理したカーペット及び繊維サンプルの撥油性は、Amer
ican Association ofTextile Chemists and Colorists
(AATCC) の標準試験法No.118-1983 によって測定され、
この試験は表面張力の種々異なるオイルによる浸透に対
し、処理した繊維の抵抗性をベースにしている。処理し
た繊維がＮｕｊｏｌ（Plough社、鉱油のブランド）にの
み抵抗性であると、この最小の浸透を示すテスト油は等
級を１とし、一方ヘプタン（最も浸透するテスト油）に
抵抗性である処理した繊維は、等級を８とされる。他の
中間値は、次の表に示すように他の純粋油又は混合油を
使用して測定する。
【００３４】
【表１】
【００３５】最初の撥油性の等級は、小滴のもとで繊維
の表面を空気中維持して３０秒接触した後測定により、
最も浸透する油（又は混合油）をもって繊維に浸透しな
かった、又は湿らさなかった場合のこの油に相応する等
級になる。第２の等級（かっこ内）は、３０秒間に繊維
に完全には通らなかった最も浸透する油に相当する等級
になる。
【００３６】Ｃ．動的撥水性（Ｗａ及びＷＴ） 本発明のシリコーンで処理した繊維の動的湿潤性を評価
するために、標準Ｂｕｎｄｅｓｍａｎ装置(DIN 53888,
German Standards DK 677.064 ：620, 193.2 August 19
65) を使用して、重量％湿潤吸収（Ｗａ）及び容積によ
る湿れ（ＷＴ）を示す。露出面積が８０cm2 で水平に対
し１５°傾けるようにしてカップの上に載せ５分間１５
０℃で硬化した後、このシランで処理した直径１４０mm
の円形サンプルを周囲気圧の湿度のもとで２４時間平衡
とし、これを１００cm2 の面積上１００ml／min の割合
で５分間公共の水道水を使用して、６５°Ｆで１５０cm
の距離から約０．０７mlの水滴で雨にうたせ、次いでこ
のサンプルを１分間７００rpm の速度で水平デスク上で
遠心分離する。かくして処理した繊維の重量増加のパー
セント、及び繊維（ＷＴ）を通してカップに集められた
水の量を測定して、繊維に保持される湿分を明らかにし
た。標準噴霧試験（ＳＲ．ＡＡＴＣＣ試験法２２−１９
７１）ではないが、このような測定により分解性及び安
定界面活性剤による乳濁液から、繊維に０．５重量％固
形分の相違が認められた。
【００３７】本発明の目的及び利点は、次に示す実施例
によって更に説明されるが、しかしこれら実施例に示し
た特定の物質及びその量は、他の条件及び詳細な記述同
様に、本発明を限定するためのものではない。特に述べ
ない限り、実施例において、すべての部及びパーセント
は重量についてであり、そして温度は摂氏度である。特
に述べない限り、Ｍｅはメチル及びＥｔはエチルであ
る。
【００３８】
【実施例】構造式（Ｉ）のフルオロカルビルアルコキシシラン界面
活性剤の製造 例 １
【化２３】 磁気撹拌機、温度計、滴下漏斗及び氷水浴を付して２５
０mlの３口丸底フラスコを準備した。乾燥窒素流を導入
し、そして７５mlのエーテル中の１０ｇ（１７．４mmo
l) のＣ7 Ｆ15ＣＨ2 Ｏ（ＣＨ2 ）3 ＳｉＣｌ3 （１）
をフラスコに加えた。（このシランは、米国特許３，０
１２，００６、実施例１の記載に従って、Ｃ7 Ｆ15ＣＨ
2 ＯＣＨ2 ＣＨ＝ＣＨ2 及びトリクロロシランから得
た。アリル化合物は、溶媒としてジメチルスルホキシド
（ＤＭＳＯ）を使用し、ＫＯＨの存在下、臭化アリルを
Ｃ7 Ｆ15ＣＨ2 ＯＨと反応させて得た。）撹拌を始め、
そして５０mlのジエチルエーテル中の６．８８ｇ（５
７．３mmol) のジエチレングリコールモノメチルエーテ
ル(Aldrich社、ナトリウより蒸留した）及び５．８ｇ
（５７．４mmol) のトリエチルアミンの溶液を、滴下漏
斗を通して滴下して加えた。２５℃に発熱した。氷水浴
を取り除き、そしてこの溶液を一晩撹拌を続けた。反応
混合物を濾過してアミン塩を取り除き、そして濾液を蒸
留してエーテルを除くと、１４．７ｇの透明の実質的に
無色の液体が得られた。この２．０ｇの液体をＫｕｇｅ
ｌｒｏｈｒ装置で蒸留すると、１６５−１７５℃／０．
０４torrの沸点を有する１．６８ｇの生成留分を得た。
この留分は、 1Ｈ ＮＭＲスペクトルにより上に述べた
ものと一致した。このものを、ここで界面活性剤−１と
する。
【００３９】例 ２
【化２４】 ジエチレングリコールモノエチルエーテルの代りに、当
量のトリエチレングリコールモノメチルエーテル(Aldri
ch社、カルシウム水素化物から蒸留した）を使用して、
例１の操作を繰返した。反応混合物を１２０℃／０．１
torrで真空ストリップすると、８９％の収率で透明で多
少麦わら色の液体が残った。この生成物は、 1Ｈ ＮＭ
Ｒスペクトルにより上に述べたものと一致した。このも
のを、ここで界面活性剤−２とする。
【００４０】例 ３
【化２５】 油浴、磁気撹拌機、Ｍｉｃｒｏｗａｒｅ蒸留ヘッド及び
窒素ブランケットを有する１５ml丸底フラスコに、５ｇ
（６．８mmol) のＣ8 Ｆ17ＳＯ2 Ｎ（Ｅｔ）（ＣＨ2 ）
3 Ｓｉ（ＯＥｔ）3 （２）（米国特許３，４４２，６６
４、例１に記載されているように、Ｃ8 Ｆ17ＳＯ2 Ｎ
（Ｅｔ）ＣＨ2 ＣＨ＝ＣＨ2 をＨＳｉ（ＯＥｔ）3 及び
ヒドロシリル化触媒としてのＰｔ／ジビニルテトラメチ
ルジシロキサンと共に反応させた得られた。）並びに
３．４５ｇ（２１mmol) のトリエチレングリコールモノ
メチルエーテル(Cellosolve, Union Carbide社、Aldric
h 社から入手）を加えた。この得られた２相の混合物を
撹拌し、そして油浴の中で１５０℃に加熱した。数分
後、混合物は均質になり、そして蒸留物を回収した。蒸
留物の発生がおだやかになった時に、別に１．５３ｇの
トリエチレングリコールモノメチルエーテルを加え、そ
して浴の温度を２００℃に上げた。１５分後、フラスコ
を浴から取り出して、そして冷却した。生成物をＫｕｇ
ｅｌｒｏｈｒ装置内で室温から１５０℃／０．０３torr
に真空で加熱すると、２．２４ｇの留出物（捨てた）及
び６．２９ｇ（８５％収率）の透明で多少黄色の液体が
得られた。ＮＭＲデータによると、この物質は、エトキ
シ基が完全に置換されてなく、１個のシリコーンについ
て平均０．５３個のエトキシ基及び２．４７個のグリコ
ールアルコキシ基の組成物であることが明らかになっ
た。この生成物を、ここで界面活性剤−３とする。
【００４１】例 ４
【化２６】 例３におけると類似の装置を使用して、２０．０ｇ（２
９．６mmol）の溶融Ｃ 9 Ｆ19ＣＯＮＨ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ
（ＯＭｅ）3 （３）（Ｃ9 Ｆ19ＣＯ2 ＣＨ3 を３−アミ
ノプロピルトリメトキシシランと反応させた得たも
の）、及び１８．９５ｇ（１１５．６mmol) のトリエチ
レングリコールモノメチルエーテルの混合物を加熱し、
そして油浴の中で２００℃において撹拌した。数分後、
蒸留物を回収し始め、そして２．７５ｇ（メタノールの
理論的収量、２．８４ｇ）を集めた。フラスコを浴から
取り出しそして冷却した。濃褐色の液体残渣をＫｕｇｅ
ｌｒｏｈｒ装置で１８０℃／０．０３torrで真空ストリ
ップすると、５．５４ｇの蒸留物（捨てた）及び３０．
２１ｇ（９５％収率）の黒色残渣が得られた。ＮＭＲ分
析によると、この残渣は１個のシリコーンについて約
０．４５メトキシ基及び２．５５グリコールアルコキシ
基を有していた。このものを、界面活性剤−４とした。
【００４２】例 ５ Ｃ17Ｆ15ＣＨ2 Ｏ（ＣＨ2 ）3 Ｓ
ｉ（ＯＣＨ2 ＣＨ2 ＯＣＨ2 ＣＨ2 ＯＨ）3 （平均組
成） 例１の操作（ＨＳｉＣｌ3 をＨＳｉ（ＯＥｔ）3 に代え
た点を除いて）に従って製造した５ｇ（８．３mmol）の
Ｃ7 Ｆ15ＣＨ2 Ｏ（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ（ＯＥｔ） 3 （４）
及び２．６４ｇ（２４．９mmol）のジエチレングリコー
ル(Aldrich社）の混合物を、油浴、磁気撹拌機、Ｍｉｃ
ｒｏｗａｒｅ蒸留ヘッド及び窒素ブランケットを有する
２５ml丸底フラスコの中で、浴温度を２１５℃に上げて
加熱した。浴が１８０℃になった時、蒸留物を回収し始
めた。全体で１．１ｇの揮発物が回収された。蒸留の後
半の課程で流動性を維持するため、加熱ガンで蒸留ヘッ
ドを加熱する必要があった。フラスコを浴から取り出
し、冷却し、そして粗生成物を真空で１００℃／２torr
においてストリップしてエタノールを全部取り除き、こ
のことにより、６．４７ｇ（定量的な収率）の透明で殆
んど無色の液体生成物が得られた。 1Ｈ ＮＭＲスペク
トルによると、この生成物は所望の構造のものと完全に
一致し、29Ｓｉ ＮＭＲデータによると、１成分以上の
ものの存在を示し、環状及びオリゴマー物質が形成され
たことを示唆していた。この生成物を、ここで界面活性
剤−５とした。
【００４３】例 ６
【化２７】 Ｃ8 Ｆ17ＳＯ2 Ｎ（Ｅｔ）（ＣＨ2 ）3 Ｓｉ（ＯＭｅ）
3 （５）（触媒としてＰｔ／ジビニルテトラメチルジシ
ロキサンの存在下、Ｃ8 Ｆ17ＳＯ2 Ｎ（Ｅｔ）ＣＨ2 Ｃ
Ｈ＝ＣＨ2 をＨＳｉＣｌ3 と反応させ、次いで溶媒とし
てＣＦ2 ＣｌＣＦＣｌ2 の中でこの生成物をメタノール
及びトリエチルアミンと反応させた得たもの）、及びヒ
ドロキシ当量が３００のポリ（エチレングリコール）モ
ノメチルエーテルをわずか１．１当量を用い、例１の方
法を繰返した。得られた生成物を、界面活性剤−６とし
た。
【００４４】例 ７ 構造式(III) の２官能ビス（トリ
アルコキシシラン）界面活性剤（界面活性剤−７）の製
造 米国特許５，０９３，４３２、例９及びＷＯ ９２／１
２１９９第１５頁に記載された方法を用いて製造した５
０ｇのペルフルオロポリエーテルエステル、Ｘ−ＣＦ2
Ｏ（Ｃ2 Ｆ4 Ｏ）n ＣＦ2 −Ｘ（Ａ）（ここでＸは−Ｃ
ＯＯＣＨ3 及び−ＯＣＦ3 （８５％のカルボキシ官能
化）そしてｎavは約８．６（約６００のエステル当
量））を、１１．７ｇの３−アミノプロピルトリメトキ
シシランと共に、室温において一晩撹拌した。ここで戻
って、赤外線吸収分析によると、相当のエステルが残っ
ているので、エステルカルボニルのバンドが消えるまで
アミンを加えた。加えたアミンの全体量は１５．０２ｇ
であった。生成物を真空でストリップして、メタノール
副生物及び残った未反応物を取り除いた。上記の生成物
２０ｇを１４．５７ｇのトリエチレングリコールモノメ
チルエーテル(Aldrich社）と混合し、そして磁気撹拌
機、蒸留ヘッド及び窒素ブランケットを有する１００ml
の丸底フラスコの中で油浴によって加熱した。油浴が１
５０℃になった時、揮発物の蒸留が始まった。加熱を２
１０℃にまで続けて行うと、ここで揮発物の発生は止ま
った。これにより、２．８７ｇの留出物（捨てた）が得
られた。残渣は透明な褐色液体であって、１５０℃／
０．０７torrにおいて真空でストリップして過剰のアル
コールを除去すると、２６．８ｇの生成物が得られた。
ＮＭＲスペクトルによると、この物は構造式ＡのＸが−
ＯＣＦ3 及び−ＣＯＮＨ（Ｃ3 Ｈ6）Ｓｉ（ＯＭｅ）x
（Ｏ（Ｃ2 Ｈ4 Ｏ）3 ＣＨ3 ）y （ここでｘとｙはそれ
ぞれ平均して０．０９及び２．９１である）で、その割
合が１５対８５のモル比であるものと一致した。また、
29Ｓｉ ＮＭＲスペクトルは、少ない量での縮合生成物
の存在を明らかにしている。
【００４５】このシラン生成物を界面活性剤−７とし、
このものは少なくとも２重量％までは水に溶け、振ると
よく泡立つ透明な溶液を与えた。この溶液は、固体の沈
殿を生ずるまでの約３０分間は透明であった。この生成
物は、水の代りにpH７の緩衝に溶解すると、沈殿に対し
すばらしい安定性を示すことが見い出された。（この緩
衝液は、シランの加水分解及び縮合に対するホスフェー
トイオンの影響を少くするために、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ
濾過システムにより得られた４部（容積）の１８Ｍｏｈ
ｍ水に１部（容積）のpH７ホスフェート緩衝液（ＥＭ
Ｓｃｉｅｎｃｅ）を加えて希釈して得た。２mm石英棒の
プローブを使用したＷｉｌｈｅｌｍｙ法で測定すると、
この表面張力は室温において７４dyn ／cmであった。）
この緩衝溶液中の０．１重量％のシラン界面活性剤−７
の調整した溶液は、シリンジフィルターによって濾過す
る前及び後の表面張力は１９dyn ／cmであった。室温で
６日間エージングした後、少量の固体沈殿物を生じ、こ
れをシリンジフィルターで取り除いた。次いで、表面張
力を再度測定すると、６６dyn ／cmであった。
【００４６】例 ８ 構造式(III) の高分子量ビス（ト
リアルコキシシラン）界面活性剤（界面活性剤−８）の
製法 ペルフルオロポリエーテルビス（トリエトキシシラ
ン）、Ｘ−ＣＦ2 Ｏ（ＣＦ 2 Ｏ）a （Ｃ2 Ｆ4 Ｏ）b Ｃ
Ｆ2 −Ｘ（ここでａavは約１２、ｂavは約１０そしてＸ
は−ＣＯＮＨＣ3 Ｈ6 Ｓｉ（ＯＥｔ）3 （６）である）
は、米国特許３，８１０，８７４、表１、第６行に従っ
て準備した。この生成物（１５．００ｇ）を８．１４ｇ
のポリ（エチレングリコール）モノメチルエーテル（Ｏ
Ｈ当量３００、（MPEG 350、Aldrich 社））と共に、油
浴加熱器、磁気撹拌機、蒸留ヘッド及び窒素導入部を有
する１００ml丸底フラスコの中で混合した。６個のエト
キシ基のうち、平均して約４個が置換できる程度の十分
なアルコールを加えた。浴温度が約１８５℃になると、
反応混合物は均質になって揮発物の発生が始まるまで、
２相の液体から成るこの混合物を加熱及び撹拌を行っ
た。更に、浴温度が２２０℃になるまで加熱を続ける
と、この温度において揮発物の発生は止まった。これに
より、７５−８５℃の沸点範囲を有する留出物１．２３
ｇが得られ、これは捨てた（エタノールの理論的収量、
１．２５ｇ）。生成物を１torr以下の圧力で真空ストリ
ップを行ったが、泡立ちがはげしく不可能であった。２
１．２ｇの生成物が得られ、界面活性剤−８とした。
【００４７】この１重量％の生成物の水溶液は、透明な
溶液であって振ると泡を生成し、そして約３０分後シラ
ンが加水分解及び縮合を生じて、徐々に沈殿を生じた
（一方、泡は消える）。調整した１％の界面活性剤−８
水溶液を、前の例において示したpH７の緩衝溶液によっ
て直ちに希釈して０．１重量％とした。この溶液の表面
張力は初め２６dyn ／cmであったが、室温で４８時間後
は５３dyn ／cmになった。
【００４８】例 ９ 構造式（II) の界面活性剤−９の
製法 １１．５ｇ（０．０２モル）のＣ7 Ｆ15ＣＯＮＨＣＨ2
ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 （７）（Ｃ7 Ｆ15ＣＯ
2 ＣＨ3 (PCR社、Gainesville, FL 、から入手）を等量
の３−アミノプロピルトリメトキシシラン(Huels社）と
処理し、真空蒸留を行って得た１３０−１４０℃／０．
０９torrの生成物）、及び２．５ｇのポリエチレングリ
コール（ＰＥＧ−１０００（ＯＨ滴定当量は５５２，
０．００４５mole OH), Aldrich 社、使用前に過剰のシ
クロヘキサンを用い水を共沸蒸留した）を、油浴加熱
器、磁気撹拌機、蒸留ヘッド及び窒素導入部を有する１
００ml丸底フラスコに加えた。油浴温度を２１０℃に徐
々に上げながらこの２相の混合物を加熱撹拌し、そして
この温度を３０分間維持した。減圧アスピレーターを用
いヘッド蒸留導入部を経由してメタノールを除き、次い
で残渣を冷却した。Ｋｕｇｅｌｒｏｈｒ装置を用い１６
０℃／０．０２torrにおいて真空ストリップして過剰の
シランを除くと、９．０９ｇの留出物（捨てた）及び界
面活性剤−９とここで名称する４．６８ｇの透明な褐色
液体が得られた。この生成物についてプロトン及び珪素
ＮＭＲ分光分析を行うと、主要成分は次の式を有するも
のとスペクトル的に一致した。
【化２８】
【００４９】上記の生成物、界面活性剤−９の０．２５
ｇ及び２４．７５ｇの蒸留水の混合物をバイアルの中で
磁気撹拌機によって約２３℃において約２時間撹拌する
と、振るとかなり泡立つ少し着色した本質的に透明な溶
液が得られた。０．１ｇの界面活性剤及び１９．９ｇの
水の混合物をバイアルの中で手で振盪させながら加熱ガ
ンで加熱すると、曇った分散液を生じ、これを室温に冷
却すると特に粘稠で安定な泡相となった。磁気撹拌によ
って得た１重量％水性溶液の表面張力は、５時間後室温
において２８dyn ／cm、そして１２４時間後室温におい
て５３dyn ／cmとなった。
【００５０】例 １０ フルオロカルビルアルコキシシ
ラン界面活性剤の分解の説明 界面活性剤−１から界面活性剤−５のフルオロカルビル
アルコキシシランの種々の濃度の水性溶液の表面張力
を、Ｗｉｌｈｅｌｍｙプレート法によって測定し、その
結果を下の表Ｉに示した。
【００５１】上の例で述べた生成物の各濃度の溶液は、
１８Ｍｏｈｍ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ−ｇｒａｄｅの濾過
した脱イオン水を用いて準備した。室温（２０−２３
℃）におけるこれら溶液の表面張力は、所定の時間エイ
ジングした後、９０ミクロン／秒でプラズマ洗浄した直
径２mmの石英棒プローブを用い、動的接触角分析（Ｃａ
ｈｎ ＤＣＡ−３２２）によって測定した。ＥＭ−Ｒｅ
ａｇｅｎｔｓ ＣｏｌｏｒｐＨａｓｔ ４．０−７．０
指示片で測定すると、緩衝を行わない各溶液のpHは６−
７であった。純粋な水を用い、これら静的表面張力を測
定し、この結果を表Ｉに示した。すべての濃度は重量に
ついてである。
【００５２】
【表２】
【００５３】表Ｉによると、２５ppm のフルオロカルビ
ルアルコキシシラン界面活性剤−２の未緩衝水溶液は、
４日間で完全に分解した。３２０ppm の界面活性剤−２
水溶液では、７日間では完全に分解せず、１４日間に及
んだ（例えば、溶液の表面張力が本質的に界面活性剤が
全体的に分解した水の表面張力と等しい。）。界面活性
剤が完全に分解しても、溶液のpHは変化しなかった。
【００５４】例 １１ 綿を処理して撥水性及び撥油性
にする説明 ５８ｇの蒸留水、０．０３ｇの分解性フルオロカルビル
アルコキシシラン界面活性剤−６、２．９１ｇの綿布帛
及び０．３ｇの１．０重量％硫酸水溶液を、２５０mlの
頭部にスクリューを有するジャーに加えた。このジャー
をキャプし、そして２５℃で３．５時間撹拌した。この
布帛を取り出し、そして１５０℃で５分間加熱した。こ
の回収した処理溶液は振っても泡が立たず、シラン界面
活性剤−６は分解していた。撥油性及び撥水性テストに
よると、このように処理した布帛は、撥油性（ＯＲ）が
４（６）及び撥水性（ＷＲ）が２（６）を示し、一方未
処理の布帛は、ＯＲが０（０）及びＷＲが０（０）を示
した。
【００５５】例 １２ 界面活性剤−３で処理したウー
ルの撥水性についての熱硬化条件の効果の説明 ２８０ｇの蒸留水及び０．０８ｇの分解性フルオロカル
ビルアルコキシシラン界面活性剤−３を５００mlの頭部
にスクリューを有するジャーに加え、そしてこの混合物
をシランが溶解するまで振盪した。４．２ｇの１％硫酸
水溶液及び１４．００ｇのテスト用布帛を加えた。同様
にして、２５６ｇの蒸留水、０．０７ｇの分解性弗素化
界面活性剤−３、１．２８ｇの１％硫酸水溶液及び１
２．８５ｇのウール／ＰＥ（ポリエステル）混紡テスト
用布帛を、別の５００mlジャーに加えた。いづれのジャ
ーを２５℃で一晩機械的撹拌機を用い振盪した。この試
料をジャーから取り出し、紙タオルの上で過剰の水を取
り除き、表IIに示す種々の条件のもとで炉の中で硬化し
た。次いで、試料は前に述べた方法（上記のテストＡ及
びＢ参照）を用いて静的撥油性及び撥水性の試験を行
い、未処理布帛のデータと併せて表IIにその結果を示し
た。
【００５６】
【表３】
【００５７】表IIのデータからして、界面活性剤−３の
酸性水溶液で処理しそして１２５°から１７５℃で５分
間後硬化したウール及びウール／ＰＥ布帛の両者は、撥
油性及び撥水性であり、そしてウール布帛は、室温で７
日間放置しても撥油性及び撥水性であることがわかる。
未処理のウール及びウール／ＰＥ布帛は、撥油性及び撥
水性ではなかった。
【００５８】例 １３ ウールにおけるフルオロケミカ
ルシラン／炭化水素シラン混合物及び炭化水素シランの
みによる処理についての説明 下で述べるＣ12及びＣ18シランに関連するシランＲＳｉ
（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＣ2 Ｈ 4 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＣＨ3 ）3 （Ｒ＝
Ｃ12Ｈ25，Ｃ18Ｈ37）は、米国特許２，４７６，３０
７、例１に記載された方法に従って、ＲＳｉ（ＯＥｔ）
3 (Huelo社）を過剰のトリエチレングリコールモノメチ
ルエーテル(Aldrich社）と加熱し、副生成物のエタノー
ルを留出させ、そして真空ストリップにより過剰のグリ
コールエーテルを除去することによって準備した。メチ
ルトリメトキシシラン(Aldrich社）（MTMS）及びテトラ
エチルオルトシリケート(Aldrich社）(TEOS)は、更に精
製することなく使用した。５００mlの広口ジャーに、
０．０３９ｇのフルオロケミカルシランであってトリメ
トキシシラン（界面活性剤−３Ａ）から得た点を除いて
界面活性剤−３と類似し、そして０．０３９ｇの上で述
べたＣ18シランの混合物を加えた。水（３００ｇ）を加
え、この混合物を撹拌してシランを溶解し、次いで４．
７ｇの１重量％硫酸の触媒水溶液を加え、続いて１５．
６２ｇの１００％ウールテスト用布帛を加えた。
【００５９】同様にして、１：１の界面活性剤−３Ａと
Ｃ12シラン混合物、１：１の界面活性剤−３ＡとＴＥＯ
Ｓ混合物、Ｃ18シラン単独、Ｃ12シラン単独及びメチル
トリメトキシシラン単独をそれぞれ用い、約１５ｇのウ
ールと３０重量％（布帛をベースにして）の１重量％触
媒水溶液を使用し、ここで固形分はすべて布帛をベース
にして０．５重量％であるようにサンプルを準備した。
ジャーのキャップを閉め、そしてシェーカーの上に室温
で１８時間置いた。布帛を取り出し、紙タオルで拭き、
次いで１５０℃の炉の中に５分間置いた。静的撥油性及
び撥水性（上記のテストＡ及びＢを参照）の評価は、下
の表III にこの結果を示した。
【００６０】
【表４】
【００６１】上記の結果から、公知のＣ18及びＣ12炭化
水素シランは単独でウール布帛に用いた時には撥油性及
び撥水性が極めて劣るが、しかし本発明に従ってフルオ
ロケミカルシランと組合せて使用することができる。驚
くべきことに、Ｃ12及びＣ18のシランを単独で使用した
時の撥水性は、本発明の弗素化シランのそれよりも劣
る。表面処理の疎水剤としてよく使用されているメチル
トリメトキシシランは、また単独で使用すると大変劣る
ものである。
【００６２】例 １４ 撥水性及び撥油性にするための
アルミニウムの処理 ０．０２ｇの分解性フルオロカルビルアルコキシシラン
界面活性剤−３、２０ｇの脱イオン水及び０．１ｇの１
重量％水性硫酸の溶液をこの順番で混合して準備した。
このものをポンプ噴霧機に入れ、そしてミルドアルミナ
（Ｍｉｌｌｅｄａｌｕｍｉｎｕｍ， Ａｌｃａｎ ５０
５２−０ Ｍｇ−Ａｌ合金ミルであって、クロム化処理
しそして１：１のエタノール／塩化メチレンの超音波浴
の中で洗浄した）に対し、全体が完全に湿潤するまで噴
霧した。この板を乾燥し、そし空気中２５０℃で５分間
乾燥した。この板は１５５−１６５度の静的接触角で測
定して、顕著な撥水性を示し、そして１８Ｍｏｈｍ水
（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ，Ｍｉｌｌｉ−Ｑ）に対するエイ
ジングにも安定であった。同じサンプルについて、ヘキ
サデカン(Aldrich社、９９％）の静的接触角が５３−５
４度でエージングに対し、また安定であった。界面活性
剤−３の濃度を上で述べた０．１重量％から０．５重量
％に増加し、上で述べるようにして得た０．１ｇの界面
活性剤−３の溶液を噴霧塗布し、そして２５０℃で５分
間硬化すると、Ｍｏｈｍ水の接触角は同じであるが、ヘ
キサデカン接触角を９３度に上げても、エージングに安
定であった。病理学上高接触角は、表面と塗布した模様
の組合せた結果による。
【００６３】例 １５ 撥水性及び撥油性にするために
ウール布帛に水不溶性フルオロカルビルシランの乳濁液
を適用するための分解性シラン界面活性剤の使用とその
リンス効果の説明 ２５０mlの頭部にスクリューを有するガラスシャーに、
界面活性剤及びＣ8 Ｆ 17ＳＯ2 Ｎ（Ｅｔ）（ＣＨ2 ）3
Ｓｉ（ＯＭｅ）3 （シラン−５、本願実施例６の方法に
よって準備した）を、各例を直接比較するため加水分解
され縮合されたフルオロシルセスキオキサン生成物が
０．０５ｇ生成するように設定して、表IVに示したその
重量及び割合で加えた。いづれの界面活性剤及びそのフ
ルオロシラン油は、溶剤を用いず混合して均質な溶液と
した。いづれの溶液に、２００ｇの脱イオン水（１８Ｍ
ｏｈｍ，，Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｍｉｌｌｉ−Ｑ）を加
え、そしてテーブルシェカーの上で５分間撹拌して、準
安定の乳濁液を形成した。
【００６４】この乳濁液を３．３ｇの１重量％の硫酸で
酸性化し、手で簡単に振って、そしていづれもゆるく巻
いた１０ｇの１００％ウール布帛を加えた。次に、この
キップを付したジャーをテーブルシェカーの上で１秒間
に４回転の割合で４時間２５℃において振盪し、この間
乳濁液は透明であった。布帛を取り出し、そして室温で
一晩布帛を平らにして紙タオルの間にはさんで乾燥し
た。静的撥水試験を行い（上記のテストＡ及びＢを参
照）、この結果を周囲条件で乾燥した表IVのサンプルの
処理の態様に要約した。テストした部分は切り離し、そ
して残りの部分は１５０℃に５分間加熱しそして再度テ
ストを行った。この結果は、１５０℃／５分間加熱して
表IVの第２処理の態様に示した。いづれの場合に形成さ
れたフルオロシロキサン被膜及び安定な非イオン界面活
性剤ＦＣ１７１（３Ｍ社）とＤ−６８３（Tergitol D-6
83, Union Carbide 社）は、界面活性剤の組合せによっ
て低い撥水性であることを説明するために、サンプルの
テスト部分を切り取り、そして残りの部分をいづれも３
回、２００mlの脱イオン水で１時間振盪し、空気中で乾
燥し、１５０℃に５分間再度加熱し、そして再度テスト
を行った。この結果は、第１回のリンスサイクルとして
表IVの第３処理の態様に示した。サンプルのテスト部分
を再度取り除き、そして残りを３回２００mlの脱イオン
水で十分にリンスし、いづれのリンスはテーブルシェカ
ーの上で１秒回に４回転の割合で２４時間２５℃におい
て振盪リンスを行い、空気中で乾燥し、１５０℃で５分
間再度加熱し、そして再度テストを行った。この結果
は、第２リンスサイクルとして表IVの第４処理の態様と
して示した。
【００６５】
【表５】
【００６６】（１）１つが１０．０ｇの１００％ウール
テスト用布帛となるようにして用い、０．０５ｇのフル
オロシルセスキオキサン当量及び３．３ｇの１重量％硫
酸触媒を含む２００ｇの界面活性剤安定化水性乳濁液
は、最初pH３であって、テーブルシェーカー上で１秒間
に４回転の割合で４時間２５℃の温度で処理。 （２）シランは例６の方法で準備したＣ8 Ｆ17ＳＯ2 Ｎ
（Ｅｔ）Ｃ3 Ｈ6 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 、Ｄ−６８３はUn
ion Darbide 社から入手したＴｅｒｇｉｔｏｌＤ−６８
３非イオン乳化剤、ＦＣ１７１は３Ｍ社から入手したメ
トキシ末端フルオロケミカル非イオン乳化剤。 （３）１つが１０．０ｇの１００％ウールテスト用布帛
となるようにして用い、０．０２１ｇのＦＣ１７１界面
活性剤及び３．３ｇの１重量％硫酸を含む２００ｇの脱
イオン水は、最初pH３であって、テーブルシェーカー上
で１秒間に４回転の割合で４時間２５℃の温度で処理し
た。 （４）１つが１０．０ｇの１００％ウールテスト用布帛
になるようにして用い、０．０６０ｇの界面活性剤を含
まないシラン５及び３．３ｇの１重量％硫酸触媒を含む
２００ｇの水性粗分散液は、最初pH３であってテーブル
シェーカー上で１秒間に４回転の割合で１８時間２５℃
の温度で処理。 （５）１つが１０．０ｇの１００％ウールテスト用布帛
になるようにして用い、３．３ｇの１重量％硫酸触媒を
含む２００ｇの脱イオン水は、最初pH３であってテーブ
ルシェーカー上で１秒間に４回転の割合で４時間２５℃
の温度で処理。
【００６７】分解性界面活性剤を使用したシラン５の良
好な分散液は、これら界面活性剤の使用を多くすれば、
それに応じて室温で乾燥した被膜はすぐれた撥油性を示
す。一方、周囲条件での硬化による撥油性は、低濃度の
界面活性剤においてのみ安定な界面活性剤を使用した分
散液に認められた。分解性界面活性剤による撥水性は、
撥油性を変えることなく被膜を硬化してシロキサン縮合
を完全にすると、満足できる程度に改良される。この加
熱した被膜は、安定な非弗素化界面活性剤の被膜から安
定な弗素化界面活性剤と区別でき、前者は優れた撥油性
を示すが後者は撥油性を示さない。これに対する唯一の
例外は、乳濁液が不安定となる境界領域でのこれら界面
活性剤の低レベルの使用において生ずる。
【００６８】安定な界面活性剤を使用して形成した被膜
を加熱して撥水性を改善しても、全体的に分解性の系で
得られた被膜より、殆んどの場合２ポイント低い数値と
なる。被膜を水でリンスして再度乾燥した被膜の撥水性
を改良すると、撥油性がわずかに少し消失するが、洗浄
を十分に行うと撥水性が増加する。このことは、安定な
界面活性剤を乳濁液に使用すると、反撥性表面に有害な
汚れがあることを示している。しかしながら、Ｄ−６８
３を相当程度使用した場合、かなりの洗浄も汚れを除く
のには不十分である。
【００６９】従って、反撥性被膜を形成するための分解
性界面活性剤の利点は、（１）周囲条件での硬化により
撥油性が増加する、（２）加熱により撥水性が増加す
る、（３）乳濁液を安定化するのに使用した界面活性剤
には反撥性の影響が小さい、（４）界面活性剤の汚れを
取り除くために被膜をリンスする必要性が少ない、そし
て（５）排水に弗素化界面活性剤が存在しない。初期段
階で表面張力を低下させる物質の存在下、布帛に湿潤、
染料の侵透及び他の処理による布帛に与える効果は、本
願において示した分解性界面活性剤を使用しても、それ
は維持される。シラン５を用い、そして他に界面活性剤
を使用しない比較例は、反応性物の十分な分散を達成す
る重要性、及びフルオロシロキサン粒子の堆積による被
膜形成の促進に必要な乳濁液安定の界面活性剤の役割、
をそれぞれ明らかにしている。
【００７０】例 １６ 時間を函数として水不溶性フル
オロカルビルシランの乳濁液を使用して処理したウール
布帛の動的撥水性の説明 例１５に記載した方法を用いて、直接比較するため各実
施例に０．０５ｇのフルオロシロキサン生成物が形成さ
れるようにして、表Ｖに示した重量及び割合の界面活性
剤で安定化したシラン５より、１０ｇの１００％ウール
テスト用布帛を処理し、またその時間も表Ｖに併せて示
した。サンプルを消耗した液体から取り出し、紙タオル
の間に平らにはさんで一晩乾燥し、１５０℃で５分間加
熱し、静的撥水性（ＷＲ）及び撥油性（ＯＲ）（上記の
テストＡ及びＢ参照）の試験を行い、テストした部分は
切り取って除き、そして残りの部分は上記のテストＣに
記載した吸収した水（Ｗａ）及び全体の水（ＷＴ）とし
ての動的撥水性をＢｕｎｄｅｓｍａｎ装置で測定した。
再度乾燥した中央部分について、弗素の元素分析（ppm
F）を行った。測定した結果をすべて下の表Ｖに示し
た。
【００７１】
【表６】
【００７２】唯一の例外は、ヒドロカルビル非イオン乳
化剤を高レベルで用いると、静的撥油性はこのグループ
の界面活性剤の選定及び処理時間に関係なくなる。シラ
ン５の加水分解及び縮合により得られたＤ−６８３の被
膜は、長時間の処理により顕著に改善され、これはリン
ス（例１５参照）によって得られた結果と類似してい
て、このことは多分、例えば捕促されたヒドロカルビル
界面活性剤（炭化水素油の撥油性に有害）の平衡が水性
相に戻っていくのと同じ理由である。フルオロケミカル
乳化剤を使用した場合炭化水素乳化剤より２〜３の改良
点を示して、静的撥水性についてより大きな相違が生
じ、そして更により長い処理時間での改善もみられる。
この場合の例外は、処理時間に関係なく、分解性シラン
界面活性剤による乳濁液は高い静的撥水性を有してい
た。
【００７３】動的水湿潤テスト（Ｗａ）で吸収したサン
プル中の水は、−３の傾斜で静的反撥性と直線的関係に
あって、分解性のものは静的反撥性と同様に動的反撥性
も優れていることを示している。メトキシ末端フルオロ
カルビル非イオンＦＣ１７１は、予期されたようにヒド
ロキシ末端フルオロカルビル非イオンＦＣ１７０Ｃより
優れている。そしてフルオロカルビル界面活性剤は、こ
のような測定において相応するヒドロカルビル界面活性
剤からの被膜より優れている。水の透過測度（ＷＴ）
は、静的撥水性の増加に対し指数的に減少していく。分
解性のものは最低数値が高く、そしてそれ故にその性能
は最高である。
【００７４】いづれの場合にも、布帛に２８００ppm の
弗素が生成するようにしてシランを加えると、殆んどの
場合より少量のフルオロシランが実際に移行することが
明らかである。分解性のものは、布帛の層に弗素を捕捉
するのに最も効果的である。或る種の低レベルでは、例
えばＤ−６８３安定化乳濁液は、走査電子顕微鏡による
観察からフルオロシラン粒子を形成していることから、
粒状であって容易に燃焼による分析ができず、そして反
撥性に寄与していない。ここで再び、このような適用に
おける分解性界面活性剤の使用は、明らかに有利である
ことがわかる。
【００７５】例 １７ フルオロシランで処理したウー
ルについてのフルオロケミカル構造の効果の説明 ここでの例で使用される弗素化アルコキシシランの平均
的構造を表VIに示す。例１２，１５及び１６のデータと
比較するため、いづれも２８００ppm の弗素を与えるよ
うに表VIに示した量で分解性フルオロシラン界面活性剤
を、２５０mlの頭部にスクリューを有するガラスジャー
に加えた。いづれにも、２００mlの脱イオン水を加え、
そして得られた溶液をテーブルシェーカーの上で５分間
振盪した。溶液は、各物質の曇り点の相違に基づいて透
明から大変曇っている範囲であった。これらは３mlの１
重量％硫酸を加えてpH３に酸性化し、簡単に再度振盪
し、そしていづれにも１０．７ｇの１００％ウールテス
ト用布帛を加えた。
【００７６】壜にふたをし、再度テーブルシェカーの上
に戻して２５℃及び１秒間に４回転の割合で１８時間振
盪した。布帛は消耗した溶液から取り出し、紙タオルに
平らにはさんで乾燥し、そしてシロキサンを完全に硬化
するため５分間１５０℃に加熱した。これらのサンプル
は、上のテストＡ及びＢに概要を示した方法に従って、
静的撥油性（ＯＲ）及び撥水性（ＷＲ）のテストを行っ
た。この結果を表VIに要約した。
【００７７】
【表７】
【００７８】（１）フルオロシランの浴濃度は、いづれ
も凡そ２８００ppm の弗素を供給できるように調整し
た。 （２）ＯＲ及びＷＲは、本願のテストＡ及びＢで記載し
たようにして定めた静的反撥性である。 （３）界面活性剤１０は、Ｃ4 Ｆ9 ＳＯ2 Ｎ（Ｅｔ）Ｃ
Ｈ2 ＣＨ＝ＣＨ2 をトリクロロシランと、触媒としてＰ
ｔ／ジビニルテトラメチルジシロキサンを使用して処理
し、メタノール／トリエチルアミン中でメタノリシスを
行ってトリメトキシシランに転換し、例３に記載した方
法に従ってトリエチレングリコールモノメチルエーテル
と処理して得た。 （４）界面活性剤−１１は、Ｃ7 Ｆ15ＣＯ2 ＣＨ3 (PCR
社から入手）を３−アミノプロピルトリメトキシシラン
と処理し、次いで例４に記載した方法に従って得られた
生成物をトリエチレングリコールモノメチルエーテルと
処理して得た。 （５）界面活性剤−１２は、Ｃ5 Ｆ11ＣＯ2 ＣＨ3 を３
−アミノプロピルトリメトキシシランと処理し、次いで
例４に記載した方法に従って得られた生成物をトリエチ
レングリコールモノメチルエーテルと処理して得た。 （６）界面活性剤−１３は、Ｃ2 Ｆ5 ＯＣ2 Ｆ4 ＯＣＦ
2 ＣＯ2 ＣＨ2 ＣＨ3 を３−アミノプロピルトリメトキ
シシランと処理し、次いで例４に記載した方法を採用し
て得られた生成物をジエチレングリコールモノメチルエ
ーテルに処理して得た。 （７）シラン８は、例１の方法に従ってＣＦ3 Ｃ2 Ｈ4
ＳｉＣｌ3 (Huels社）を２−メトキシエタノール(Aldri
ch社）及びトリエチルアミンと処理して得た。
【００７９】これらのデータから、ウールでの縮合フル
オロシロキサン層の有益な反撥性の立上りは、Ｂ＝ＳＯ
2 Ｎ（Ｅｔ）Ｃ3 Ｈ6 であってＲf がｎ−ノナフルオロ
ブチル（又はこれと類似するもの）、及びＢ＝ＣＯＮＨ
Ｃ3 Ｈ6 であってｆがｎ−ウンデカフルオロペンチル
（又はこれと類似するもの）において生ずることを示し
ている。前者のＮ−アルキル構造と、後者のより極性で
酸性のＮＨ構造を比較して、フルオロケミカルの多少よ
り長い鎖の必要性が認められる。同数の弗素原子を有す
るｎ−アルキル鎖の界面活性剤−１２からのものと比較
して、界面活性剤−１３で７個の原子のジオキサペルフ
ルオロアルキルの配置での５個の弗素化炭素は、シロキ
サン層では改善された撥油性を示すが、しかし撥水性に
ついては変化がない。従って、より低分子の水に対す
る、より大きいアルカンの浸透があるときに、鎖の長さ
がより効果をもたらす。
【００８０】しかしながら、ペンタデシルフルオロヘプ
チルカルボキシアミドの再生される高い撥水性は、この
説明では矛盾がある。十分に長いフルオロアルキル基に
おいて、ＣＯＮＨセグメントの分子間水素結合が縮合し
たフルオロシロキサンの反撥性層の配列に、特に大きく
関与して水を排除するもので、この機能は水よりもそれ
自体の水素結合を優先することで知られていることに関
係する。この種の挙動の例は、蛋白質及びアミノプラス
トの化学において良く知られている。公知のトリフルオ
ロメチル基含有シラン８は、極性の最も小さい結合基
（Ｂ＝Ｃ2 Ｈ4)を用いても、縮合層を形成するか又はこ
のような層の中にフルオロアルカンを示すかのいづれで
あって、全体的に効果がない。
【００８１】例 １８ 米国特許４，８６５，９１０に
ついて合理的なレベルで反撥性表面を形成したトリフル
オロプロピルシロキサン層の効果のない説明（比較例） 表VII に示したように、Petrarch化学社からのＣＦ3 Ｃ
2 Ｈ4 ＳｉＣｌ3 を使用し例１の方法に従って得たシラ
ン９、ＣＦ3 Ｃ2 Ｈ4 Ｓｉ（Ｏ（Ｃ2 Ｈ4 Ｏ） 2 Ｃ
Ｈ3 ）3 を、２５０mlの頭部にスクリューを有するジャ
ーに加えた。いづれにも、２００mlの脱イオン水を加え
て界面活性剤を溶解した。表VII の第１サンプルには、
希硫酸を加えてpHを２とした。第２及び第４サンプルに
は、希硫酸を加えてpHを４に調整した。第３サンプルに
は、酸を加えずそして目盛を付したＭｅｔｒｏｈｍメー
ター及びガラス電極の組合せを使用して測定すると、本
来的にpHが６であった。
【００８２】酸を加えた後、直ちに１０．８ｇの１００
％ウールテスト用布帛を浸漬し、ジャーのキャップを閉
め、そしてテーブルシェーカーの上で１秒間に４回転の
割合で１８時間２５℃において処理を進めた。布帛を処
理液から取り出し、紙タオルの間に平らにはさんで乾燥
し、そして次に１５０℃で５分間加熱した。回収した処
理液のpHを測定し、そしてその結果を表VII に記録し
た。上に述べたテストＡ及びＢに従って、静的撥油性及
び撥水性のテストを行った。この結果をまた表VII に記
録した。テストした部分を切って取除いた後、残ったサ
ンプルについて、上のテストＢに従ってＢｕｎｄｅｓｍ
ａｎ動的水テストを行った。吸収した水（Ｗａ）及びサ
ンプルを透過した水（ＷＴ）を表VII に記録した。サン
プルを再度乾燥した後、燃焼によって弗素の元素分析を
行った。この結果を、表VII にppmFとして記録した。
【００８３】
【表８】
【００８４】元素分析は、これら殆んどの例に加えた公
知の弗素の存在を明らかにしているが、これらによる処
理によっては、静的反撥性を全たく認められず、又は顕
著な動的反撥性が認められなかった。pH２の例での低レ
ベルの弗素の存在及び貧しい動的撥水性は、シロキサン
縮合の可逆性による。このことは、シラン９の濃縮水溶
液をpH４においてシロキサンを沈殿させ、この固形分を
pH２に下げて全体を再度溶解することによって証明され
る。この事実は、本願において記載したどれよりもこの
シロキサンに対しもっと苛酷な条件によっても、低レベ
ルの弗素が一般に布帛に認めることが説明できよう。こ
こで結論を述べると、複合材料中のガラス繊維を処理す
るための米国特許４，８６５，９１０に教示されたトリ
フルオロプロピル基を有するシランは、撥油性及び撥水
性に繊維を仕上げることは全体的に不適切である。
【００８５】本発明の範囲及び精神から逸脱することな
くして、当業者において本発明を種々改善又は変更する
ことは明白なことであり、また本発明は本願において説
明のため述べた態様に限定されるべきものでもないこと
は理解されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード ロイ マリオット ジョーン ズ アメリカ合衆国，ミネソタ 55144−1000, セント ポール，スリーエム センター （番地なし)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 親水性部分及び疎水性部分を含むフルオ
    ロカルビルアルコキシシラン界面活性剤であって、該界
    面活性剤は少なくとも１個のポリ弗素化脂肪族基又はポ
    リ弗素化エーテル基、並びに少なくとも１個の親水性ポ
    リオール基、ポリオールエーテル基又はポリオキシアル
    キレン基を含み、該フルオロカルビルアルコキシシラン
    は加水分解に対し分解性であり、そして任意には該フル
    オロカルビルアルコキシシランは加水分解でき、そして
    任意には加水分解した該フルオロカルビルアルコキシシ
    ランは硬化できる、界面活性剤。
  2. 【請求項２】 ポリオキシアルキレンアルコールをポリ
    フルオロ脂肪族ハロシラン、ポリフルオロ脂肪族アルコ
    キシシラン、ポリフルオロ脂肪族ビス（アルコキシシラ
    ン）、又はポリフルオロ脂肪族ビス（ハロシラン）と反
    応させて分解性界面活性剤を製造し、そして任意には該
    分解性界面活性剤をサブストレートの存在下で加水分解
    して該サブストレート上に撥水性及び撥油性被膜を形成
    するか又は撥油性及び撥水性粒子を製造するようにする
    工程を含む請求項１記載の分解性弗素化アルコキシシロ
    キサン界面活性剤の製造方法。
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