JPWO2020003971A1 - シリコーン組成物及びそれを用いた繊維処理剤 - Google Patents

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Abstract

(A)ポリシロキサンとポリアルキレンオキシドの繰り返し単位からなるコポリマーと、(B)ポリエーテル変性シリコーン及び/又は(C)有機酸を含有するシリコーン組成物が、高い水分散性を有し、該組成物を含有する繊維処理剤が、良好な柔軟性、吸水性を繊維に付与することができ、更に高い洗濯耐久性を示す。

Description

本発明は、水分散性のシリコーン組成物に関する。詳細には、繊維に高い吸水性を付与するシリコーン組成物、及び該組成物を含有する繊維処理剤に関する。
従来、各種繊維又は繊維製品に柔軟性や平滑性等を付与するための処理剤として、ジメチルポリシロキサン、エポキシ基含有ポリシロキサン、アミノアルキル基含有ポリシロキサン等の各種オルガノポリシロキサンが幅広く使用されている。
一般にポリシロキサンを主成分とする処理剤により処理された繊維は撥水性を示す。本来吸水性を有する繊維であってもポリシロキサンで処理された後は疎水性を示し、例えば衣料に用いた場合、発汗時の吸汗作用がほとんど失われてしまうという欠点もあった。この点について、繊維に柔軟性と吸水性の両方を付与すべく、検討がなされてきた。例えば、アミノアルキル基及びポリオキシアルキレン基を同一ポリシロキサン分子中に含有させることによって吸水性に関しては改良されるが、ポリオキシアルキレン基を含有させることにより柔軟性及び平滑性等が大幅に低下するという欠点があった。上記欠点を改善するために、アミノアルキル基含有ポリシロキサンとポリオキシアルキレングリシジルエーテル化合物とを反応させることによりアミノアルキル基を変性することが提案されている(特許第3199609号公報、特開2014−84398号公報:特許文献1、2)。
また、シロキサンとポリオキシアルキレンを交互に有するブロックコポリマーも、当該分野では利用されている(特許第3859723号公報、特表2004−528412号公報:特許文献3、4)。
シロキサンとポリオキシアルキレンを交互に有するブロックコポリマーは、繊維に対して良好な柔軟性、吸水性を示すが、ブロックコポリマー単独では水分散性が低い。このため、繊維に処理する際には、大量の溶剤にて希釈して使用するか、界面活性剤を併用して水中に分散させ、乳化物として使用することが一般的である。
特許第3199609号公報 特開2014−84398号公報 特許第3859723号公報 特表2004−528412号公報
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、水分散性に優れ、かつ処理後の繊維表面が吸水性を示すシリコーン組成物、特に良好な耐久性を示し、洗濯処理後にも繊維表面が吸水性を維持し得る水分散性のシリコーン組成物、及び該シリコーン組成物を含有する繊維処理剤を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を解決すべく検討を進めた結果、(A)ポリシロキサンとポリアルキレンオキシドの繰り返し単位からなるコポリマーと、(B)ポリエーテル変性シリコーン及び/又は(C)有機酸を含有するシリコーン組成物が、高い水分散性を有することを見出した。また、該組成物を含有する繊維処理剤が、良好な柔軟性、吸水性を繊維に付与することができ、更に高い洗濯耐久性を示すことを見出し、本発明をなすに至った。
従って、本発明は、下記のシリコーン組成物及び繊維処理剤を提供する。
[1].
下記(A1)成分と、下記(B)成分及び/又は下記(C)成分を含有するシリコーン組成物。
(A1)下記一般式(1−1)で表される窒素原子含有オルガノポリシロキサンと、下記一般式(2−1)又は(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物との反応生成物である、分子内にシロキサン基とポリオキシアルキレン基を有するコポリマー:100質量部、
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、R1は互いに独立に炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基であり、R2は互いに独立にR1、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R3は互いに独立に2価の有機基であり、R4は互いに独立に水素原子又は炭素数1〜6の1価炭化水素基であり、但し、それぞれの窒素原子に結合したR4の少なくとも1つは水素原子である。R5は互いに独立に2価の有機基である。aは1〜1,000の整数であり、bは0〜100の整数であり、cは0〜100の整数であり、b+cは1〜100の整数である。)
(B)下記一般式(4)で表されるポリエーテル変性シリコーン:1〜50質量部、
Figure 2020003971
(式中、R6は互いに独立にフェニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R7は互いに独立に式−Cg2gO(C24O)h(C36O)i9で示される1価の有機基であり、R8は互いに独立にR6又はR7であり、R9は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又はアセチル基であり、eは0〜100の整数であり、fは0〜100の整数であり、e+fは0〜200の整数であり、gは2〜5の整数であり、hは1〜40の整数であり、iは0〜40の整数である。但し、f=0のとき、R8のうち少なくとも1つがR7である。)
(C)有機酸:0.1〜20質量部。
[2].
下記(A2)成分と、下記(B)成分及び/又は下記(C)成分を含有するシリコーン組成物。
(A2)下記一般式(1−2)又は(1−3)で表されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサンと、下記一般式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物との反応生成物である、分子内にシロキサン基とポリオキシアルキレン基を有するコポリマー:100質量部、
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、R1は互いに独立に炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基であり、R2は互いに独立にR1、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R3は互いに独立に2価の有機基であり、R4は互いに独立に水素原子又は炭素数1〜6の1価炭化水素基であり、但し、それぞれの窒素原子に結合したR4の少なくとも1つは水素原子である。R5は互いに独立に2価の有機基である。aは1〜1,000の整数であり、bは0〜100の整数であり、cは0〜100の整数であり、b+cは1〜100の整数である。)
(B)下記一般式(4)で表されるポリエーテル変性シリコーン:1〜50質量部、
Figure 2020003971
(式中、R6は互いに独立にフェニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R7は互いに独立に式−Cg2gO(C24O)h(C36O)i9で示される1価の有機基であり、R8は互いに独立にR6又はR7であり、R9は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又はアセチル基であり、eは0〜100の整数であり、fは0〜100の整数であり、e+fは0〜200の整数であり、gは2〜5の整数であり、hは1〜40の整数であり、iは0〜40の整数である。但し、f=0のとき、R8のうち少なくとも1つがR7である。)
(C)有機酸:0.1〜20質量部。
[3].
(B)成分において、式(4)のeが0〜50の整数である[1]又は[2]に記載のシリコーン組成物。
[4].
[1]〜[3]のいずれかに記載のシリコーン組成物を含有する繊維処理剤。
[5].
更に、(D)水を含む[4]に記載の繊維処理剤。
本発明のシリコーン組成物は、水分散性に優れ、繊維表面に高い吸水性を付与することができる。更に、本発明のシリコーン組成物を用いた繊維処理剤は、洗濯耐久性に優れ、洗濯処理後にも繊維表面の良好な吸水性を維持することができる。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明のシリコーン組成物は、(A)ポリシロキサンとポリアルキレンオキシドの繰り返し単位からなるコポリマーと、(B)ポリエーテル変性シリコーン及び/又は(C)有機酸を含有するものである。
(A)成分
(A)成分のポリシロキサンとポリアルキレンオキシドの繰り返し単位からなるコポリマーとしては、下記に示す(A1)又は(A2)成分を用いる。
(A1)成分は、下記一般式(1−1)で表される窒素原子含有オルガノポリシロキサンと、下記一般式(2−1)又は(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物を反応させた、分子内にシロキサン基とポリオキシアルキレン基を有するコポリマーである。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、R1は互いに独立に炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基であり、R2は互いに独立にR1、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R3は互いに独立に2価の有機基であり、R4は互いに独立に水素原子又は炭素数1〜6の1価炭化水素基であり、但し、それぞれの窒素原子に結合したR4の少なくとも1つは水素原子である。R5は互いに独立に2価の有機基である。aは1〜1,000の整数であり、bは0〜100の整数であり、cは0〜100の整数であり、b+cは1〜100の整数である。)
(A2)成分は、下記一般式(1−2)又は(1−3)で表されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサンと、下記一般式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物を反応させた、分子内にシロキサン基とポリオキシアルキレン基を有するコポリマーである。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、a、b、c、b+cは上記と同じである。)
上記式(1−1)、(1−2)、(1−3)において、R1は互いに独立に炭素数1〜6のメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基又はフェニル基であり、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基又はフェニル基であり、特に好ましくはメチル基又はフェニル基である。
上記式(1−1)、(1−2)、(1−3)において、R2は互いに独立にR1、炭素数1〜6のメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアルコキシ基又は水酸基であり、好ましくはR1、炭素数1〜3のアルコキシ基又は水酸基であり、特に好ましくはR1、メトキシ基、エトキシ基又は水酸基である。
上記式(1−1)、(2−3)において、R3は互いに独立に2価の有機基である。R3の2価の有機基としては、少なくとも1つの炭素原子を有するものであれば、窒素原子を含有していてもよく、水酸基を有していてもよく、またエーテル結合を有していてもよい。R3としては、下記式で示される基が例示できる。
Figure 2020003971
(式中、R10は炭素数1〜10の2価炭化水素基、好ましくは1〜6の2価炭化水素基であり、R11は互いに独立に水素原子又は炭素数1〜4の1価炭化水素基である。kは0〜4の整数、好ましくは0又は1である。)
ここで、R10の炭素数1〜10の2価炭化水素基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリーレン基、これらの基の2種以上の組み合わせ(アルキレン・アリーレン基等)などが挙げられる。
また、R11は水素原子又は炭素数1〜4の1価炭化水素基であり、炭素数1〜4の1価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基などが挙げられる。
3として、より好ましくはエチレン基、トリメチレン基、メチルエチレン基、−CH2CH2CH2−NH−CH2CH2−である。
上記式(1−1)、(2−3)において、R4は互いに独立に水素原子又は炭素数1〜6のメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の1価炭化水素基であり、好ましくは水素原子又は炭素数1〜4の1価炭化水素基であり、より好ましくは水素原子又はメチル基であり、特に好ましくは水素原子である。但し、窒素原子に結合したR4の少なくとも1つは水素原子であり、分子鎖両末端にそれぞれNH基を有するものである。
上記式(2−1)、(2−2)、(1−2)、(1−3)において、R5は2価の有機基であり、好ましくは酸素原子が介在してもよい炭素数1〜10の2価炭化水素基であり、より好ましくは酸素原子が介在してもよい炭素数1〜6の2価炭化水素基である。R5として、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリーレン基、これらの基の2種以上の組み合わせ(アルキレン・アリーレン基等)、−CH2CH2−O−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−O−CH2−、−CH(CH3)CH2−O−CH(CH3)CH2−等が挙げられる。R5として、特には、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、−CH2CH2CH2−O−CH2−が好ましい。
上記式(1−1)、(1−2)、(1−3)において、aは1〜1,000の整数であり、好ましくは5〜500の整数であり、特に好ましくは10〜300の整数である。
aが0では柔軟剤として使用した際の繊維への風合い付与能力が乏しく、1,000より大きいと水への分散性が低下する。
上記式(2−1)、(2−2)、(2−3)において、bは0〜100の整数であり、cは0〜100の整数であり、b+cは1〜100の整数である。好ましくはbは1〜70の整数であり、cは0〜50の整数であり、b+cは1〜70の整数である。特に好ましくはbは1〜50の整数であり、cは0〜30の整数であり、b+cは3〜50の整数である。b+cが0では水分散性が低くなり、100より大きいと繊維に対する柔軟性付与効果が乏しくなる。
なお、(C24O)b(C36O)cで表されるポリオキシアルキレン基は、ブロック構造であってもランダム構造であってもよい。
式(1−1)で表される窒素原子含有オルガノポリシロキサンの具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、aは上記と同じである。)
式(2−1)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物の具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、b、cは上記と同じである。)
式(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物の具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、b、cは上記と同じである。)
式(1−2)で表されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサンの具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、aは上記と同じである。)
式(1−3)で表されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサンの具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、aは上記と同じである。)
式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物の具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、b、cは上記と同じである。)
(A1)成分として、具体的には、下記式で示されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、a、b、cは上記と同じであり、nは1〜100である。)
(A2)成分として、具体的には、下記式で示されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、a、b、cは上記と同じであり、nは1〜100である。)
ここで、(A)成分のコポリマーは、公知の方法で製造すればよい。例えば、(A1)成分のコポリマーの製造方法としては、式(1−1)で表される窒素原子含有オルガノポリシロキサンと、式(2−1)又は(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物とを、有機溶剤中、加熱することで窒素原子含有オルガノポリシロキサン中のアミノ基とポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物中のエポキシ基とを反応させることにより製造することができる。また、(A2)成分のコポリマーの製造方法としては、式(1−2)又は(1−3)で表されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサンと、式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物とを、有機溶剤中、加熱することでポリオキシアルキレン基含有アミン化合物中のアミノ基とエポキシ基含有オルガノポリシロキサン中のエポキシ基とを反応させることにより製造することができる。なお、本発明において、アミノ基とは、−N(R42基、即ち−NH2基又は−NHR4’基(R4’は炭素数1〜6の1価炭化水素基である。)を示す。
(A1)成分のコポリマーの製造方法において、式(1−1)で表される窒素原子含有オルガノポリシロキサンと、式(2−1)又は(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物とを反応させる際の配合割合は、式(1−1)で表される窒素原子含有オルガノポリシロキサン中のアミノ基1モルに対して式(2−1)又は(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物中のエポキシ基が0.67〜1.5モルとなる量であることが好ましく、0.8〜1.25モルとなる量であることがより好ましい。式(2−1)又は(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物が少なすぎると水分散性が低下する場合があり、また反応時にゲル化する場合がある。式(2−1)又は(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物が多すぎると反応時にゲル化する場合がある。
(A2)成分のコポリマーの製造方法において、式(1−2)又は(1−3)で表されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサンと、式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物とを反応させる際の配合割合は、式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物中のアミノ基1モルに対して式(1−2)又は(1−3)で表されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサン中のエポキシ基が0.67〜1.5モルとなる量であることが好ましく、0.8〜1.25モルとなる量であることがより好ましい。式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物が少なすぎると水分散性が低下する場合があり、また反応時にゲル化する場合がある。式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物が多すぎると反応時にゲル化する場合がある。
また、上記反応に使用する有機溶剤に特に制限はないが、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ヘキサン、オクタン等の炭化水素系溶剤、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン(MEK)等のケトン系溶剤、エタノール、イソプロパノール、1−ブタノール等のアルコール系溶剤、塩素化炭化水素系溶剤などが挙げられ、中でも反応速度向上効果が高いアルコール系溶剤が好ましい。
有機溶剤の使用量は特に制限はないが、(A1)成分のコポリマーを製造する場合、式(1−1)で表される窒素原子含有オルガノポリシロキサンと、式(2−1)又は(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物との合計100質量部に対して10〜1,000質量部が好ましく、20〜500質量部が特に好ましい。
また、(A2)成分のコポリマーを製造する場合、式(1−2)又は(1−3)で表されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサンと、式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物との合計100質量部に対して10〜1,000質量部が好ましく、20〜500質量部が特に好ましい。
また、上記反応温度にも特に制限はないが、50〜120℃、特に70〜110℃の範囲であることが望ましい。50℃未満であると反応速度が低下する可能性があり、120℃を超えると着色する可能性が高くなる。反応時間にも特に制限はないが、1〜10時間、特に2〜8時間が好ましい。
得られた(A)成分のコポリマーの分子量は、1,500〜150,000であることが好ましく、2,000〜50,000であることがより好ましい。分子量が小さすぎると繊維への柔軟性付与効果が低下する場合があり、大きすぎると水分散性が低下する場合がある。なお、本発明において、分子量は、THFを展開溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算の数平均分子量である(以下、同じ)。
このようにして得られた(A)成分のコポリマーは、上記有機溶剤を除去せずに、有機溶剤溶液として組成物に配合することもできる。
(B)成分
(B)成分は、下記一般式(4)で表されるポリエーテル変性シリコーンである。(B)成分は1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
Figure 2020003971
(式中、R6は互いに独立にフェニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R7は互いに独立に式−Cg2gO(C24O)h(C36O)i9で示される1価の有機基であり、R8は互いに独立にR6又はR7であり、R9は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又はアセチル基であり、eは0〜100の整数であり、fは0〜100の整数であり、e+fは0〜200の整数であり、gは2〜5の整数であり、hは1〜40の整数であり、iは0〜40の整数である。但し、f=0のとき、R8のうち少なくとも1つがR7である。)
上記式(4)において、R6は独立にフェニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R6の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、フェニル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘキシロキシ基等のアルコキシ基、水酸基であり、好ましくは、メチル基、エチル基、フェニル基、メトキシ基、エトキシ基である。
また、上記式(4)において、R7は互いに独立に式−Cg2gO(C24O)h(C36O)i9で示される1価の有機基である。ここで、R9は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又はアセチル基であり、R9の具体例としては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等のアルキル基又はアセチル基である。また、gは2〜5の整数、好ましくは2〜4の整数であり、hは1〜40の整数、好ましくは1〜20の整数であり、iは0〜40の整数、好ましくは0〜20の整数である。
上記式(4)において、eは0〜100の整数であり、0〜50の整数が好ましく、より好ましくは0〜30の整数である。fは0〜100の整数であり、1〜50の整数が好ましく、より好ましくは1〜30の整数である。e+fは0〜200の整数であり、1〜100の整数が好ましく、より好ましくは1〜60の整数である。
なお、式(4)において、f=0のとき、R8のうち少なくとも1つがR7であり、また、本発明においては、式(4)中にR7を1〜10個、特に1〜5個有することが好ましい。
(B)成分の具体例としては、下記のものが挙げられる。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、e’、f’はそれぞれ1〜100の整数であり、hは上記と同じである。i’は1〜40の整数である。)
(B)成分を配合する場合の配合量は、(A)成分100質量部に対して、1〜50質量部であり、5〜50質量部が好ましく、10〜40質量部がより好ましい。(B)成分が少なすぎる場合は、繊維表面の吸水性が不十分となり、(B)成分が多すぎる場合は組成物の安定性が低下する。
本発明の(B)成分の作用効果について、次のように考えている。(A)成分のコポリマーは、ポリシロキサンを主成分とするため、繊維への柔軟性付与効果に優れている。また、(A)成分単独であっても、分子中に含まれるポリアルキレンオキシドにより、繊維への吸水性付与効果も期待されるが、(A)成分単独では水分散性が乏しい。(B)成分は、(A)成分との親和性が高く、また水への親和性も高いため、乳化剤のような作用効果があり、(A)成分の水分散性を向上させることができると考えられる。
(C)有機酸
(C)成分は有機酸である。これは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
具体的には、モノカルボン酸、ジカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、芳香族カルボン酸及び酸性アミノ酸等が挙げられる。より具体的には、酢酸、プロピオン酸及びカプリル酸等のモノカルボン酸;マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸及びフマル酸等のジカルボン酸;グリコール酸、乳酸、ヒドロキシアクリル酸、グリセリン酸、リンゴ酸、酒石酸及びクエン酸等のヒドロキシカルボン酸;安息香酸、サリチル酸及びフタル酸から選択される芳香族カルボン酸;グルタミン酸及びアスパラギン酸等の酸性アミノ酸が挙げられる。
(C)成分を配合する場合の配合量は、(A)成分100質量部に対して、0.1〜20質量部であり、0.5〜15質量部が好ましく、1〜10質量部がより好ましい。(C)成分が少なすぎると水への分散性が不足する場合があり、多すぎると組成物の安定性が低下する場合がある。
(C)成分の作用効果については、次のように考えている。(C)成分の有機酸を加えることで、(A)成分に含まれるアミノ基が一部カチオン化され、水への分散性が向上すると考えられる。(A)成分のアミノ基が一部カチオン化されることにより、処理布上に残存する成分の親水性が向上し、処理布の吸水性が向上すると考えられる。
本発明のシリコーン組成物は、上記(A)成分に(B)成分と(C)成分のどちらか一方を配合するものであっても、(B)成分と(C)成分の両方を配合するものであってもよいが、(B)成分と(C)成分の両方を配合することが好ましい。
本発明のシリコーン組成物は、上記(A)成分と、(B)成分及び/又は(C)成分とを常法に準じて均一に混合することにより調製することができる。
本発明のシリコーン組成物は、繊維処理剤に好適に使用し得る。本発明のシリコーン組成物を含有する繊維処理剤としては、上記シリコーン組成物を、有機溶剤に溶解させたもの、水中に分散させたもの又はノニオン系、アニオン系、カチオン系、両性系界面活性剤などの乳化剤を用いて乳化物としたものが好ましい。
ここで、繊維処理剤中の上記シリコーン組成物((A)成分と(B)成分及び/又は(C)成分)量としては、繊維処理剤中0.01〜10質量%、特に0.1〜5質量%、とりわけ0.5〜3質量%となる量であることが好ましい。上記シリコーン組成物量が少なすぎると繊維に対する柔軟性付与効果が低下する場合があり、多すぎると繊維の黄変が進行しやすくなる場合がある。
本発明の繊維処理剤には、(D)水を含有することができる。(D)水を配合する場合の配合量は、上記シリコーン組成物100質量部に対して、10〜10,000質量部であり、20〜6,000質量部が好ましい。
本発明の繊維処理剤には、必要に応じて各種溶剤を用いることができる。
溶剤としては、例えば、ジブチルエーテル、ジオキサン、THF等のエーテル系溶剤、アセトン、MEK等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、2−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、エチレングリコール、ジエチレングルコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−メチル−1,2−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,3−ジメチル−2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−デカンジオール、2,2,4−トリメチルペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール等のアルコール系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤が挙げられる。これらの溶剤は単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
有機溶剤を配合する場合の使用量は特に制限はないが、上記シリコーン組成物100質量部に対して2,000〜200,000質量部が好ましく、10,000〜100,000質量部が特に好ましい。
また、本発明の繊維処理剤を乳化物とする際の乳化剤としては特に限定はないが、例えば、非イオン性(ノニオン系)界面活性剤としては、エトキシ化高級アルコール、エトキシ化アルキルフェノール、多価アルコール脂肪酸エステル、エトキシ化多価アルコール脂肪酸エステル、エトキシ化脂肪酸、エトキシ化脂肪酸アミド、ソルビトール、ソルビタン脂肪酸エステル、エトキシ化ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等が挙げられ、そのHLBは5〜20の範囲内にあることが好ましく、特に10〜16の範囲内であることが好ましい。また、アニオン系界面活性剤の例としては、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコールリン酸エステル塩、エトキシ化高級アルコール硫酸エステル塩、エトキシ化アルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、エトキシ化高級アルコールリン酸塩等が挙げられる。カチオン系界面活性剤の例としては、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキルアミン塩酸塩、ココナットアミンアセテート、アルキルアミンアセテート、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。両性系界面活性剤としては、例えば、N−アシルアミドプロピル−N,N−ジメチルアンモニオベタイン類、N−アシルアミドプロピル−N,N’−ジメチル−N’−β−ヒドロキシプロピルアンモニオベタイン類等が例示される。
乳化剤を配合する場合の使用量は、上記シリコーン組成物100質量部に対して0.5〜50質量部が好ましく、より好ましくは5〜30質量部である。また乳化の際の水の使用量は、上記窒素原子含有オルガノポリシロキサン純分濃度が10〜80質量%となるようにすればよく、好ましくは20〜70質量%となるような量である。
上記の乳化物は、従来公知の方法で得ることができ、上記シリコーン組成物と乳化剤を混合し、これをホモミキサー、ホモジナイザー、コロイドミル、ラインミキサー、万能混合機(商品名)、ウルトラミキサー(商品名)、プラネタリーミキサー(商品名)、コンビミックス(商品名)、三本ロールミキサーなどの乳化機で乳化すればよい。
なお、本発明の繊維処理剤には、更に、本発明の目的を損なわない範囲で、防しわ剤、難燃剤、帯電防止剤、耐熱剤等の繊維用薬剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、金属粉顔料、レオロジーコントロール剤、硬化促進剤、消臭剤、抗菌剤等の成分を添加することもできる。
また、本発明の繊維処理剤を繊維に付着させる際には、浸漬、スプレー、ロールコート等により繊維に付着させることができる。付着量は繊維の種類により異なり特に限定されないが、繊維処理剤に配合されるシリコーン組成物中の(A)成分、又は(B)成分を配合する場合は(A)成分と(B)成分の合計の付着量として繊維質量の0.01〜100質量%の範囲とするのが一般的である。次いで熱風吹き付け、加熱炉等で乾燥させればよい。繊維の種類によっても異なるが、乾燥は100〜180℃、30秒〜5分の範囲で行えばよい。
また、本発明の繊維処理剤で処理可能な繊維又は繊維製品についても特に限定はなく、綿、絹、麻、ウール、アンゴラ、モヘア等の天然繊維、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、スパンデックス等の合成繊維、これらを組み合わせた混紡の繊維に対しても全て有効である。また、その形態、形状にも制限はなく、ステープル、フィラメント、トウ、糸等のような原材料形状に限らず、織物、編み物、詰め綿、不織布等の多様な加工形態のものも本発明の繊維処理剤の処理可能な対象となる。
本発明のシリコーン組成物は、繊維処理用途以外にも、塗料用、接着剤用、シーリング剤用、インク用、紙用等の含浸剤用並びに表面処理用や、化粧品用等として、種々の用途に利用することができる。この際、必要に応じて、添加剤を用いることができる。
添加剤としては、例えば、防しわ剤、難燃剤、帯電防止剤、耐熱剤等の繊維用薬剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、金属粉顔料、レオロジーコントロール剤、硬化促進剤、消臭剤、抗菌剤等が挙げられる。これらの添加剤は単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
なお、下記の例において、部は質量部を示し、1H−NMRは、重クロロホルム溶媒中、400MHz FT−NMR装置(日本電子株式会社製)にて測定したものであり、分子量は、THFを展開溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算の数平均分子量である。
[合成例1]
温度計、撹拌装置、還流冷却器及び窒素ガス導入管のついたセパラブルフラスコに、下記式(X−1)で示されるアミノアルキル基含有オルガノポリシロキサン200g(アミノ基量0.13mоl)、下記式(Y−1)で示されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物23.4g(エポキシ基量0.13mоl)、及びイソプロパノール521.3gを仕込み、窒素ガスを導入した後に密閉して、80℃で4時間付加反応を行った。
1H−NMRによりエポキシ基が仕込みの99モル%以上消費されていることを確認した。
下記式(A−1)で示されるコポリマー(分子量15,000)の30質量%イソプロパノール溶液a−1を得た。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、nは上述した分子量となる数である。)
[合成例2]
温度計、撹拌装置、還流冷却器及び窒素ガス導入管のついたセパラブルフラスコに、下記式(X−2)で示されるアミノアルキル基含有オルガノポリシロキサン111g(アミノ基量0.05mоl)、上記式(Y−1)で示されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物8.88g(エポキシ基量0.05mоl)、及びイソプロパノール280gを仕込み、窒素ガスを導入した後に密閉して、80℃で4時間付加反応を行った。
1H−NMRによりエポキシ基が仕込みの99モル%以上消費されていることを確認した。
下記式(A−2)で示されるコポリマー(分子量23,000)の30質量%イソプロパノール溶液a−2を得た。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、nは上述した分子量となる数である。)
[合成例3]
温度計、撹拌装置、還流冷却器及び窒素ガス導入管のついたセパラブルフラスコに、上記式(X−2)で示されるアミノアルキル基含有オルガノポリシロキサン108g(アミノ基量0.05mоl)、下記式(Y−2)で示されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物12g(エポキシ基量0.05mоl)、及びイソプロパノール280gを仕込み、窒素ガスを導入した後に密閉して、80℃で4時間付加反応を行った。
1H−NMRによりエポキシ基が仕込みの99モル%以上消費されていることを確認した。
下記式(A−3)で示されるコポリマー(分子量27,000)の30質量%イソプロパノール溶液a−3を得た。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、nは上述した分子量となる数である。)
[合成例4]
温度計、撹拌装置、還流冷却器及び窒素ガス導入管のついたセパラブルフラスコに、下記式(X−3)で示されるアミノアルキル基含有オルガノポリシロキサン110g(アミノ基量0.04mоl)、上記式(Y−2)で示されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物10g(エポキシ基量0.04mоl)、及びイソプロパノール280gを仕込み、窒素ガスを導入した後に密閉して、80℃で4時間付加反応を行った。
1H−NMRによりエポキシ基が仕込みの99モル%以上消費されていることを確認した。
下記式(A−4)で示されるコポリマー(分子量38,000)の30質量%イソプロパノール溶液a−4を得た。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(式中、nは上述した分子量となる数である。)
[合成例5]
特許第3859723号公報の実施例における表2、コポリマーAB−20−18の製造方法に倣い、下記式(Y−3)で示されるアミン化合物30.5g(アミノ基量0.06mоl)、イソプロパノール80.5gを温度計、撹拌装置、還流冷却器、滴下漏斗及び窒素ガス導入管のついたセパラブルフラスコに仕込み、混合した。混合液の温度を80℃に調整し、下記式(X−4)で示されるポリシロキサン50g(エポキシ基量0.05mоl)を滴下漏斗から滴下した。80℃で6時間の加熱撹拌後、1H−NMRによりエポキシ基が仕込みの99モル%以上消費されていることを確認し、シリコーン生成物a−5を得た。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
(x+z=6、y=12.5、HUNTSMAN社製、JEFFAMINE ED−900)
a−5中ブロックコポリマーの構造式は、下記式(A−5)で示されるものと推定される(分子量11,000)。
Figure 2020003971
(式中、x、z、yは上記と同じであり、nは上述した分子量となる数である。)
[実施例1]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を100部、下記式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン10部を混合し、シリコーン組成物(1)を得た。
Figure 2020003971
[実施例2]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を100部、下記式(B−2)で示されるポリエーテル変性シリコーン10部を混合し、シリコーン組成物(2)を得た。
Figure 2020003971
[実施例3]
合成例2で得られた式(A−2)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−2を100部、上記式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン10部を混合し、シリコーン組成物(3)を得た。
[実施例4]
合成例3で得られた式(A−3)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−3を100部、上記式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン10部を混合し、シリコーン組成物(4)を得た。
[実施例5]
合成例4で得られた式(A−4)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−4を100部、上記式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン10部を混合し、シリコーン組成物(5)を得た。
[実施例6]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を100部、乳酸2部を混合し、シリコーン組成物(6)を得た。
[実施例7]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を100部、酢酸2部を混合し、シリコーン組成物(7)を得た。
[実施例8]
合成例3で得られた式(A−3)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−3を100部、乳酸2部を混合し、シリコーン組成物(8)を得た。
[実施例9]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を100部、上記式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン5部、乳酸2部を混合し、シリコーン組成物(9)を得た。
[実施例10]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を100部、上記式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン5部、酢酸2部を混合し、シリコーン組成物(10)を得た。
[実施例11]
合成例3で得られた式(A−3)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−3を100部、上記式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン5部、乳酸2部を混合し、シリコーン組成物(11)を得た。
[比較例1]
合成例5で得られたシリコーン生成物a−5を単独で使用した。
[比較例2]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を単独で使用した。
[比較例3]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を100部、式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン0.1部を混合し、シリコーン組成物(12)を得た。
[比較例4]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を100部、乳酸0.01部を混合し、シリコーン組成物(13)を得た。
[比較例5]
合成例1で得られた式(A−1)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−1を100部、式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン0.1部、乳酸0.01部を混合し、シリコーン組成物(14)を得た。
[比較例6]
合成例3で得られた式(A−3)で示されるコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液a−3を100部、式(B−1)で示されるポリエーテル変性シリコーン0.1部、乳酸0.01部を混合し、シリコーン組成物(15)を得た。
[評価試験]
1.水分散性
上記実施例及び比較例で得たシリコーン組成物(比較例1の場合はシリコーン生成物、比較例2の場合はコポリマーの30質量%イソプロパノール溶液、以下同じ)0.2gと、イオン交換水9.8gをガラス瓶に入れて振とうし、外観を確認、下記基準にて評価した。結果を表1〜3に示す。
○:水にサンプルの分散が可能。
×:水にサンプルの分散が不可。
2.柔軟性
上記実施例で得たシリコーン組成物6.67gにイオン交換水193.33gを加えて撹拌し、試験液を調製した。また、上記比較例で得たシリコーン組成物6.67gにトルエン193.33gを加えて撹拌し、試験液を調製した。該試験液にポリエステル/綿ブロード布(65%/35%、谷頭商店社製)を1分間浸漬した後、絞り率10%の条件でロールを用いて絞り(試験液に配合されるシリコーン組成物中のコポリマー、又はポリエーテル変性シリコーンを配合する場合はコポリマーとポリエーテル変性シリコーンの合計の付着量として繊維質量の10質量%)、150℃で2分間加熱処理して柔軟性評価用の処理布を作製した。該処理布を三人のパネラーが手触りし、柔軟性を以下の基準により評価した。結果を表1〜3に示す。
A:触り心地が非常に良好である。
B:触り心地が良好である。
C:触り心地が悪い。
3.吸水性
上記実施例で得たシリコーン組成物6.67gにイオン交換水193.33gを加えて撹拌し、試験液を調製した。また、上記比較例で得たシリコーン組成物6.67gにトルエン193.33gを加えて撹拌し、試験液を調製した。該試験液にポリエステル/綿ブロード布(65%/35%、谷頭商店社製)を1分間浸漬した後、絞り率10%の条件でロールを用いて絞り(試験液に配合されるシリコーン組成物中のコポリマー、又はポリエーテル変性シリコーンを配合する場合はコポリマーとポリエーテル変性シリコーンの合計の付着量として繊維質量の10質量%)、150℃で2分間加熱処理した。その後、本処理布にスポイトで水道水を一滴(25μL)滴下し、水滴が布に完全に吸収されるまでの時間(秒)を測定した(洗濯前吸水性)。その後、本処理布を、JIS L0217 103に準拠した手法により、洗濯機による洗濯を一回行った。洗濯を行った処理布に対し、スポイトで水道水を一滴(25μL)滴下し、水滴が布に完全に吸収されるまでの時間(秒)を測定した(洗濯後吸水性)。結果を表1〜3に示す。
4.洗濯耐久性
上記実施例で得たシリコーン組成物6.67gにイオン交換水193.33gを加えて撹拌し、試験液を調製した。また、上記比較例で得たシリコーン組成物6.67gにトルエン193.33gを加えて撹拌し、試験液を調製した。該試験液にポリエステル/綿ブロード布(65%/35%、谷頭商店社製)を1分間浸漬した後、絞り率10%の条件でロールを用いて絞り(試験液に配合されるシリコーン組成物中のコポリマー、又はポリエーテル変性シリコーンを配合する場合はコポリマーとポリエーテル変性シリコーンの合計の付着量として繊維質量の10質量%)、150℃で2分間加熱処理した。その後、本処理布を、JIS L0217 103に準拠した手法により、洗濯機による洗濯を一回行った。洗濯一回後の繊維表面のシリコーン残存量を蛍光X線分析装置(Rigaku社製)にて測定し、洗濯を行っていない場合と比較し、残存率(%)を計算した。結果を表1〜3に示す。
Figure 2020003971
Figure 2020003971
Figure 2020003971
本発明のシリコーン組成物は、水分散性に優れ、かつ繊維表面に優れた吸水性を付与することができる。更に、本発明のシリコーン組成物を用いた繊維処理剤は、耐久性も良好であり、洗濯後の繊維表面は高い吸水性を維持することが可能である。

Claims (5)

  1. 下記(A1)成分と、下記(B)成分及び/又は下記(C)成分を含有するシリコーン組成物。
    (A1)下記一般式(1−1)で表される窒素原子含有オルガノポリシロキサンと、下記一般式(2−1)又は(2−2)で表されるポリオキシアルキレン基含有エポキシ化合物との反応生成物である、分子内にシロキサン基とポリオキシアルキレン基を有するコポリマー:100質量部、
    Figure 2020003971
    Figure 2020003971
    Figure 2020003971
    (式中、R1は互いに独立に炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基であり、R2は互いに独立にR1、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R3は互いに独立に2価の有機基であり、R4は互いに独立に水素原子又は炭素数1〜6の1価炭化水素基であり、但し、それぞれの窒素原子に結合したR4の少なくとも1つは水素原子である。R5は互いに独立に2価の有機基である。aは1〜1,000の整数であり、bは0〜100の整数であり、cは0〜100の整数であり、b+cは1〜100の整数である。)
    (B)下記一般式(4)で表されるポリエーテル変性シリコーン:1〜50質量部、
    Figure 2020003971
    (式中、R6は互いに独立にフェニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R7は互いに独立に式−Cg2gO(C24O)h(C36O)i9で示される1価の有機基であり、R8は互いに独立にR6又はR7であり、R9は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又はアセチル基であり、eは0〜100の整数であり、fは0〜100の整数であり、e+fは0〜200の整数であり、gは2〜5の整数であり、hは1〜40の整数であり、iは0〜40の整数である。但し、f=0のとき、R8のうち少なくとも1つがR7である。)
    (C)有機酸:0.1〜20質量部。
  2. 下記(A2)成分と、下記(B)成分及び/又は下記(C)成分を含有するシリコーン組成物。
    (A2)下記一般式(1−2)又は(1−3)で表されるエポキシ基含有オルガノポリシロキサンと、下記一般式(2−3)で表されるポリオキシアルキレン基含有アミン化合物との反応生成物である、分子内にシロキサン基とポリオキシアルキレン基を有するコポリマー:100質量部、
    Figure 2020003971
    Figure 2020003971
    Figure 2020003971
    (式中、R1は互いに独立に炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基であり、R2は互いに独立にR1、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R3は互いに独立に2価の有機基であり、R4は互いに独立に水素原子又は炭素数1〜6の1価炭化水素基であり、但し、それぞれの窒素原子に結合したR4の少なくとも1つは水素原子である。R5は互いに独立に2価の有機基である。aは1〜1,000の整数であり、bは0〜100の整数であり、cは0〜100の整数であり、b+cは1〜100の整数である。)
    (B)下記一般式(4)で表されるポリエーテル変性シリコーン:1〜50質量部、
    Figure 2020003971
    (式中、R6は互いに独立にフェニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は水酸基であり、R7は互いに独立に式−Cg2gO(C24O)h(C36O)i9で示される1価の有機基であり、R8は互いに独立にR6又はR7であり、R9は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又はアセチル基であり、eは0〜100の整数であり、fは0〜100の整数であり、e+fは0〜200の整数であり、gは2〜5の整数であり、hは1〜40の整数であり、iは0〜40の整数である。但し、f=0のとき、R8のうち少なくとも1つがR7である。)
    (C)有機酸:0.1〜20質量部。
  3. (B)成分において、式(4)のeが0〜50の整数である請求項1又は2に記載のシリコーン組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリコーン組成物を含有する繊維処理剤。
  5. 更に、(D)水を含む請求項4に記載の繊維処理剤。
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