JP4530255B2 - 水分散型撥水撥油剤及びそれを用いた撥水撥油紙及びシート - Google Patents
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(A)官能性基含有オルガノポリシロキサン 100質量部
(B)架橋剤 0.1〜30質量部
(C)PVA系樹脂 50〜1000質量部
(D)触媒 有効成分として0〜5質量部
(E)水 100〜100000質量部
(F)加水分解性基含有シラン及び又はそれらの部分加水分解縮合物
1〜250質量部
これらからなる水分散型撥水撥油剤で処理することにより、優れた撥水撥油性を紙基材に付与することができることを知見し、本発明をなすに至った。
一つの好ましい(A)成分、(B)成分、(D)成分の組み合わせは、下記(A2)成分の官能性基含有オルガノポリシロキサンと(B2)成分の架橋剤が(D2)成分の触媒により縮合反応するものである。この(A2)成分は、平均組成式(1)で示される構造を有し、1分子中に少なくとも2個の水酸基を持つものである。
(4−f−g)/2(式中、R2は上述の平均組成式(1)のR2と同様の意味を、Wは加水分解性基を示し、fは0≦f≦3、gは0<g≦3、f+gは1≦f+g<3の実数である。)で示され、1分子中に珪素原子に結合した加水分解性基を少なくとも3個有することが必要である他は特に限定されず、分子構造は直鎖状、分岐鎖状もしくは環状のいずれであってもよい。粘度も数mPa・s〜数万mPa・sの範囲であれば良い。
調製例1
容器内全体を撹拌できる錨型撹拌装置と、周縁に小さな歯型突起が上下に交互に設けられている回転可能な円板とを有する5リットルの複合乳化装置に、(A2)成分として以下の式で示されるポリオルガノシロキサンを100質量部
(式中のMeはメチル基を示し、粘度が25mPa・s、H含有量=1.5モル/100g)、界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテルのHLBが13.6のもの1質量部、4%水溶液の20℃での粘度30mPa・s、ケン化度90モル%のPVA樹脂5質量部(予め10%水溶液に調整したもの50質量部として使用)を仕込み、均一に撹拌混合した。
容器内全体を撹拌できる錨型撹拌装置と、周縁に小さな歯型突起が上下に交互に設けられている回転可能な円板とを有する5リットルの複合乳化装置に、
(A3)成分として以下の式で示されるポリオルガノシロキサンを100質量部
(式中のMeはメチル基を示し、Viはビニル基を示し、25℃での粘度が0.4Pa・s、ビニル基含有量は0.03モル/100g)、(B3)成分として以下の式で示されるメチルハイドロジエンポリシロキサンを6質量部
(式中のMeはメチル基を示し、粘度が25mPa・s、H含有量=1.5モル/100g)、界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテルのHLBが13.6のもの1質量部、4%水溶液の20℃での粘度30mPa・s、ケン化度90モル%のPVA樹脂5質量部(予め10%水溶液に調整したもの50質量部として使用)、触媒活性抑制剤としてエチニルシクロヘキサノール0.4質量部を仕込み、均一に撹拌混合した。
4%水溶液の20℃での粘度30mPa・s、ケン化度90モル%のPVA樹脂100質量部と、水900質量部を混合し、均一な溶液になるまで撹拌して10%水溶液を調整した。これを(C)成分のPVA系樹脂として用いた。
4%水溶液の20℃での粘度5mPa・s、ケン化度80モル%のPVA樹脂100質量部と、水900質量部を混合し、均一な溶液になるまで撹拌して10%水溶液を調整した。これを(C)成分のPVA系樹脂として用いた。
4%水溶液の20℃での粘度60mPa・s、ケン化度98モル%のPVA樹脂100質量部と、水900質量部を混合し、均一な溶液になるまで撹拌して10%水溶液を調整した。これを(C)成分のPVA系樹脂として用いた。
実施例1
調製例1のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を200質量部、テトラエトキシシラン3質量部を配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を200質量部、メチルトリエトキシシランを3質量部、信越化学工業(株)製の白金触媒エマルジョンCAT−PM−10Aを1質量部(シリコーン分に対する白金質量100ppm)配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を200質量部、テトラエトキシシランの平均2量化物を3質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を1000質量部、テトラエトキシシランを25質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を50質量部、テトラエトキシシランを0.1質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例4のPVA系樹脂水溶液を200質量部、テトラエトキシシランを3質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例5のPVA系樹脂水溶液を200質量部、テトラエトキシシランを3質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を200質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を200質量部、テトラエトキシシランを0.05質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を200質量部、テトラエトキシシランを27質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を1200質量部、テトラエトキシシランを3質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした。
調製例2のシリコーンエマルジョンを100質量部、調製例3のPVA系樹脂水溶液を30質量部、テトラエトキシシランを3質量部、CAT−PM−10Aを1質量部配合し良く混合したものを処理剤組成物とした
調製例で調製した処理剤組成物を坪量50g/m2の市販クラフト紙に、固形分としての塗工量が2g/m2になるようにバーコーターを用いて塗工し、乾燥機で140℃×30秒の条件で加熱して撥水撥油紙を作成した。
分散状態
室温で1週間放置した後の外観を目視で観察し、分離が見られず良好ないものを○、僅かに分離傾向が見られるものを△、分離しているものを×とした。
3Mキットテスト(TAPPI−RC−338)により測定した。3Mキットテスト法は、ヒマシ油、トルエン、ヘプタンが配合された試験油を撥水撥油紙表面におき、浸透を受けるか否かを測定する試験である。浸透を受けなかった最大の試験油のキット番号を評価結果とし、数値が大きいほど撥油性に優れることを示す。キット番号が12以上を○、キット番号が8〜11を△、キット番号が7以下を×として示した。
撥水撥油紙表面の水に対する接触角で測定した。接触角が大きいほど撥水性が良好であることを示す。接触角が100°を超えるものを○、100°未満90°以上のものを△、90°未満のものを×として示した。
撥水撥油紙表面にニットー31Bテープ(巾50mm)を貼り、20g荷重で70℃の条件で20時間エージング後、テープを180°方向で剥がす際に必要な力をオートグラフで測定した。剥離力が1N以下のものを○、1Nを超えるものを×として示した。
塗工面10cm2分の撥水撥油紙を20mlの蒸留水に浸し60℃で30分間放置後、ろ過して溶出液を得た。三角フラスコに溶出液10ml、硫酸0.5ml、0.002モル/l過マンガン酸カリウム溶液1mlを採り5分間煮沸した。加熱後、0.01モル/lシュウ酸ナトリウム溶液1mlを加えて0.002モル/l過マンガン酸カリウム溶液で微紅色になるまで滴定した。別に、溶出液を蒸留水に替えて滴定しブランクを求め、撥水撥油紙塗工面からの溶出物量を以下の式を用いて過マンガン酸カリウム消費量としてを算出した。
過マンガン酸カリウム消費量(ppm)={溶出液の滴定量(ml)−ブランクの滴定量(ml)}×31.6
この値が小さいほど撥水性及び耐水性が良好であることを示す。
以下の表1に結果をまとめた。
Claims (8)
- 下記成分からなる水分散型撥水撥油剤組成物。
(A)官能性基含有オルガノポリシロキサン 100質量部
(B)架橋剤 0.1〜30質量部
(C)ポリビニルアルコール(以下PVAと略す)系樹脂50〜1000質量部
(D)触媒 有効成分として0〜5質量部
(E)水 100〜100000質量部
(F)加水分解性基含有シラン及び又はその部分加水分解縮合物
1〜250質量部 - (A)、(B)及び(D)成分が、それぞれ下記(A2)、(B2)、及び(D2)成分であることを特徴とする請求項1記載の水分散型撥水撥油剤。
(A2)下記平均組成式(1)で示される構造を有し、1分子中に少なくとも2個の水酸基を持つオルガノポリシロキサン
[式中、R1は一価炭化水素基であり、R3は水酸基を示し、X2は以下の式で示される基である。
(a2、b2、c2、d2はオルガノポリシロキサンの25℃での粘度が0.05〜500Pa・sを満たす正数から選ばれ、b2、c2、d2は0であってもよい。)]
(B2)1分子中にケイ素原子に結合した水素原子(以下SiHと略す)または加水分解性基を少なくとも3個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンまたはオルガノポリシロキサンであって、含有されるSiHまたは加水分解性基のモル数が、(A2)成分に含まれる水酸基のモル数の5〜200倍に相当する質量部
(D2)触媒量の縮合触媒 - (A)、(B)及び(D)成分が、それぞれ下記(A3)、(B3)及び(D3)成分であることを特徴とする請求項1記載の水分散型撥水撥油剤。
(A3)下記平均組成式(2)で示される構造を有し、1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を持つオルガノポリシロキサン
(B3)1分子中にSiHを少なくとも3個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであって、含有されるSiHのモル数が、(A3)成分に含まれるアルケニル基のモル数の1〜5倍に相当する質量部
(D3)触媒量の白金族金属系触媒 - (C)成分であるPVA系樹脂が、4%水溶液の20℃での粘度が2〜80mPa・sでケン化度80〜99.5モル%を満たす範囲のものから選択される一種又は二種以上を使用することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の水分散型撥水撥油剤。
- (C)成分であるPVA系樹脂が、重合性ビニル系モノマーを5モル%以下の範囲で共重合して得られたものであるか、または、炭素数が1〜20の炭化水素基及びそれらの水素原子の一部又は全部がケイ素含有基で置換された基により、側鎖基の5モル%以下が置換されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の水分散型撥水撥油剤。
- (F)成分のシランが、加水分解性官能基としてアルコキシ基、アシルオキシ基、オキシム基から選ばれる基を、1分子あたり2個以上持つものである請求項1〜5のいずれか1項記載の水分散型撥水撥油剤。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載の水分散型撥水撥油剤により処理された撥水撥油紙及びシート。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載の水分散型撥水撥油剤を、抄紙する際に添加する内添法により製造された撥水撥油紙及びシート。
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