(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙および紙製品を処理して撥水性、撥油性または撥グリース性を与えるコポリマー組成物であって、下記の重量パーセントで共重合したモノマー類を含んでなり；
（ａ）式Ｉであらわされる少なくとも１種類のモノマー６０ないし９０％：
Ｒf−Ｑ−Ａ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ）＝ＣＨ2  Ｉ
上記式中、Ｒfは炭素原子２ないし２０個を有する直鎖または枝分かれ鎖ペルフルオロアルキル基、
ＲはＨまたはＣＨ3、
ＡはＯ、Ｓ、またはＮ（Ｒ’）、ここでＲ’はＨまたは炭素原子１ないし４個のアルキルであり、
Ｑは炭素原子１ないし１５個のアルキレン、炭素原子３ないし１５個のヒドロキシアルキレン、（ＣnＨ2n）（ＯＣqＨ2q）m−、−ＳＯ2−ＮＲ’（ＣnＨ2n）−、または−ＣＯＮＲ’（ＣnＨ2n）−；ここでＲ’はＨまたは炭素原子１ないし４個のアルキルであり、ｎは１ないし１５、ｑは２ないし４、そしてｍは１ないし１５であり；
（ｂ）式ＩＩであらわされる少なくとも１種類のモノマー１０ないし４０％：
（Ｒ1）2Ｎ−ＣＨ2ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ2）＝ＣＨ2  ＩＩ
上記式中、Ｒ1は炭素原子１ないし３個のアルキル基、Ｒ2はＨ、または炭素原子１ないし４個のアルキル基であり、窒素は４０％ないし１００％塩類化されており；
（ｃ）式ＩＩＩまたはＩＶであらわされる少なくとも１種類のモノマーまたはその混合物１ないし７％：
0003723223.tif 000009
または
Ｃｌ−ＣＨ2−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ4）＝ＣＨ2  ＩＶ
上記式中、Ｒ3およびＲ4は各々独立的にＨ、または炭素原子１ないし４個を有する同じかまたは異なるアルキル基である
ことを特徴とするコポリマー組成物。
【請求項２】
式ＩのモノマーにおいてＲfは炭素原子２ないし２０個の直鎖ペルフルオロアルキル基であり、ＡはＯであり、Ｑは炭素原子１ないし１５個のアルキレンであることを特徴とする請求項１記載のコポリマー組成物。
【請求項３】
式Ｉがペルフルオロアルキルエチルアクリレートであり、式ＩＩがジエチルアミノエチルメタクリレートであり、式ＩＩＩがグリシジルメタクリレートであることを特徴とする請求項１記載のコポリマー組成物。
【請求項４】
式Ｉのモノマーが、ＣＦ3ＣＦ2（ＣＦ2）xＣ2Ｈ4ＯＣ（Ｏ）−Ｃ（ＣＨ）＝ＣＨ2であらわされ、式中ｘは６から１８までの偶数であるもの、またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項３記載のコポリマー組成物。
【請求項５】
紙または紙製品を処理して撥水性、撥油性または撥グリース性を与える方法であって、下記の重量パーセントで共重合されるモノマーを含む下記組成物を０．０４重量％から０．１０重量％のフッ素含量を提供する量で紙または紙製品の表面に塗布するか、または紙もしくは紙製品生成前のパルプに添加することを含み：
（ａ）式Ｉであらわされる少なくとも１種類のモノマー６０ないし９０％：
Ｒf−Ｑ−Ａ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ）＝ＣＨ2  Ｉ
上記式中、Ｒfは炭素原子２ないし２０個を有する直鎖または枝分かれ鎖ペルフルオロアルキル基、
ＲはＨまたはＣＨ3、
ＡはＯ、Ｓ、またはＮ（Ｒ’）、ここでＲ’はＨ、または炭素原子１ないし４個のアルキルであり、
Ｑは炭素原子１ないし１５個のアルキレン、炭素原子３ないし１５個のヒドロキシアルキレン、（ＣnＨ2n）（ＯＣqＨ2q）m−、−ＳＯ2−ＮＲ’（ＣnＨ2n）−、または−ＣＯＮＲ’（ＣnＨ2n）−；ここでＲ’はＨまたは炭素原子１ないし４個のアルキルであり、ｎは１ないし１５、ｑは２ないし４、そしてｍは１ないし１５であり；
（ｂ）式ＩＩであらわされる少なくとも１種類のモノマー１０ないし４０％：
（Ｒ1）2Ｎ−ＣＨ2ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ2）＝ＣＨ2  ＩＩ
上記式中、Ｒ1は炭素原子１ないし３個のアルキル基、Ｒ2はＨ、または炭素原子１ないし４個のアルキル基であり、窒素は４０％ないし１００％塩類化されており；
（ｃ）式ＩＩＩまたはＩＶであらわされる少なくとも１種類のモノマーまたはその混合物１ないし７％：
0003723223.tif 000010
または
Ｃｌ−ＣＨ2−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ4）＝ＣＨ2  ＩＶ
上記式中、Ｒ3およびＲ4は各々独立的にＨ、または炭素原子１ないし４個を有する同じかまたは異なるアルキル基である
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
式Ｉがペルフルオロアルキルエチルアクリレートであり、式ＩＩがジエチルアミノエチルメタクリレートであり、式ＩＩＩがグリシジルメタクリレートであることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
下記の重量パーセントで共重合されるモノマー類を含んでなる組成物で処理された紙または紙製品であって：
（ａ）式Ｉであらわされる少なくとも１種類のモノマー６０ないし９０％：
Ｒf−Ｑ−Ａ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ）＝ＣＨ2  Ｉ
上記式中、Ｒfは炭素原子２ないし２０個を有する直鎖または枝分かれ鎖ペルフルオロアルキル基、
ＲはＨまたはＣＨ3、
ＡはＯ、Ｓ、またはＮ（Ｒ’）、ここでＲ’はＨ、または炭素原子１ないし４個のアルキルであり、
Ｑは炭素原子１ないし１５個のアルキレン、炭素原子３ないし１５個のヒドロキシアルキレン、（ＣnＨ2n）（ＯＣqＨ2q）m−、−ＳＯ2−ＮＲ’（ＣnＨ2n）−、または−ＣＯＮＲ’（ＣnＨ2n）−；
ここでＲ’はＨまたは炭素原子１ないし４個のアルキルであり、ｎは１ないし１５、ｑは２ないし４、そしてｍは１ないし１５であり；
（ｂ）式ＩＩであらわされる少なくとも１種類のモノマー１０ないし４０％：
（Ｒ1）2Ｎ−ＣＨ2ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ2）＝ＣＨ2  ＩＩ
上記式中、Ｒ1は炭素原子１ないし３個のアルキル基、Ｒ2はＨ、または炭素原子１ないし４個のアルキル基であり、窒素は４０％ないし１００％塩類化されており；
（ｃ）式ＩＩＩまたはＩＶであらわされる少なくとも１種類のモノマーまたはその混合物１ないし７％：
0003723223.tif 000011
または
Ｃｌ−ＣＨ2−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ4）＝ＣＨ2  ＩＶ
上記式中、Ｒ3およびＲ4は各々独立的にＨ、または炭素原子１ないし４個を有する同じかまたは異なるアルキル基であり、
処理後の前記紙または紙製品がフッ素含量０．０４重量％ないし０．１０重量％を有する
ことを特徴とする紙または紙製品。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は撥水性、撥油性または撥グリース性を与えるフルオロケミカルコポリマー類、および紙および類似製品へのその使用に関するものである。
発明の背景
紙工業では食品に使用するための種々様々の包装が作られている。油性、グリース状または水っぽい食品と接触する紙には、汚れ−または漏れ防止バリアーが必要である。重合体バリアー、例えばポリエチレンなどは紙に塗布するにはコストが高く、使用後、その再パルプ化またはリサイクル化を妨害し、取り締まり機関によって規制されつつある。フッ素含有−化学物質および−コポリマー類−まとめてフルオロケミカルと言われている−は紙のような基質に水−、油−およびグリース抵抗性を与えるために何年も前から使用されてきた；それはそれらが低濃度で有効であり、一般的製紙法に適応するからである。例えば１９７９年４月３日に発行されたレイノルズ（Raynolds）の米国特許第４，１４７，８５１号は、５０ないし８５重量％のペルフルオロ脂肪族アクリレート／メタクリレートモノマーおよび５０ないし１５重量％ジアルキルアミノアルキルアクリレート／メタクリレートモノマーまたは対応するアミン塩、第四級化またはアミンオキシドモノマーを含むコポリマー類が油および水をはじくための用途に有用であることを開示している。欧州特許第２３４６０１号はオーブン用板紙に油および水反撥性および食品汚れ抵抗を与える製紙添加物として有用なフルオロケミカルコポリマー類を教示している。アミノ含有モノマーが１重量％ないし約６重量％存在する。日本特許第５００１０８２０号は、ブレンドスポンジに良い光沢性および耐候性を与える極性フッ素化合物を含むポリウレタンコーティング組成物を教示している。
フルオロケミカルは一般的には紙に表面塗布するとか、または紙の生成前に紙パルプに添加するという方法で、このような材料に適用される。表面塗布は噴霧、浸漬、ローラー−コーティングまたはパジングのような手段によって行われ、フルオロケミカルを実質上仕上がった製品の片側または両側に塗布する。この種の処理は、紙上のフルオロケミカルの全体的量を直接コントロールできるという利点を有する、なぜならばプロセスのこの段階で損失する機会は限られるからである。それはまた、フルオロケミカルが主として紙の表面に塗布され、より深部の液体浸透に対する防御効果は限られるかも知れないという欠点を有する。
或いは、紙の水を切った後にフルオロケミカルのすべてまたは大部分が紙に保持されるという適切な条件のもとで、フルオロケミカルを紙パルプに加えることができる。この種の処理においては、フルオロケミカルは主として表面だけに塗布されるのでなく、紙の厚さ全体に適用される。
このより均一な処理は、もしも紙の或る部分にしわが寄ったり、擦り切れたりしている場合に、浸透液体に抵抗するために特に重要である。この種の処理法の欠点は、フルオロケミカルが紙に確実に保持されるように、すなわち紙生成の水除去段階でフルオロケミカルが失われないように、特殊の条件を設定しなければならないことである。いずれの適用法でも、これらのフルオロケミカルの性能の重要な尺度は、低フッ素含量で油、グリース、水などの物質および類似の物質に反撥し、または抵抗する力である。これらのフルオロケミカルのためのもう一つの重要な特徴は、高剪断条件下におけるそれらの安定性である。ペーパーミル中でこれらの化合物は高剪断ポンプによって塗布領域に運ばれることが多い。その上、それらは普通はローラーから紙に塗布され、その時も高剪断条件下で操作される。もしもフルオロケミカルがこれらの条件下で不安定で、ローラーまたはポンプに凝塊を付着させるならば、それは機械を停止させ、一般に低い塗布性能をもたらす。
これらの用途に用いられるフッ素含有コポリマー類は、大抵はアニオン性であるセルロース繊維に結合するためにカチオン性基を含むことが多い。これらのコポリマー類は乳化重合または溶液重合によって行ってもよい。乳化重合では、モノマーは表面活性剤と共に水性連続相に分散され、重合を開始し、表面活性剤−分散滴の乳濁液を形成する。この種の生成物では、このような乳濁液は商業的ユニットで遭遇するような厳しい、高剪断条件下ではしばしば不安定である（すなわち凝固する）という潜在的問題がある。溶液重合では、１種類以上のモノマーが表面活性剤を必要としない溶解能力を有する。この種の生成物は溶液または乳濁液を形成し、そのどちらも厳しい条件下では表面活性剤分散性生成物よりも安定であるらしい。このようなフルオロケミカルコポリマーの使用は、水に溶解または分散させる親水性と、仕上がった紙製品に所望の疎水性との間の注意深いバランスを必要とする。もう一つのクリテリアは、紙または紙製品に塗布中に、空気中に放出される揮発性材料を最小にしてこれらの利益を得ることである。そのため、紙および紙製品に改良された撥水性、撥油性または撥グリース性を提供し、高剪断条件下で安定であり、塗布中に空気中に最小量の揮発性物質を放出する組成物が必要である。本発明のフルオロケミカルコポリマー類はこれらの要求を満足し、これまでこのような用途に用いられた他のフルオロケミカルコポリマー類よりすぐれた幾つかの重要な性能を示す。
発明の概要
本発明は、下記の重量パーセントで共重合したモノマー類を含んでなる、紙および紙製品に撥水性、撥油性または撥グリース性を与えるコポリマー組成物を含む；
（ａ）式Ｉであらわされる少なくとも１種類のモノマー約６０ないし約９０％：
Ｒf−Ｑ−Ａ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ）＝ＣＨ2  Ｉ
上記式中、Ｒfは炭素原子２ないし約２０個を有する直鎖または枝分かれ鎖ペルフルオロアルキル基で、
ＲはＨまたはＣＨ3、
ＡはＯ、Ｓ、またはＮ（Ｒ’）、ここでＲ’はＨまたは炭素原子１ないし約４個のアルキルであり、
Ｑは炭素原子１ないし約１５個のアルキレン、炭素原子３ないし約１５個のヒドロキシアルキレン、
（ＣnＨ2n）（ＯＣqＨ2q）m−、−ＳＯ2−ＮＲ’（ＣnＨ2n）−、または−ＣＯＮＲ’（ＣnＨ2n）−；ここでＲ’はＨまたは炭素原子１ないし約４個のアルキル、ｎは１ないし約１５、ｑは２ないし約４、そしてｍは１ないし約１５である；
（ｂ）式ＩＩであらわされる少なくとも１種類のモノマー約１０ないし約４０％：
（Ｒ1）2Ｎ−ＣＨ2ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ2）＝ＣＨ2  II
上記式中、Ｒ1は炭素原子１ないし約３個のアルキル基、Ｒ2はＨまたは炭素原子１ないし約４個のアルキル基で、窒素は約４０％ないし１００％塩類化されており；
（ｃ）式IIIまたはIVであらわされる少なくとも１種類のモノマーまたはその混合物約１ないし約７％：
0003723223.tif 000002
または
Ｃｌ−ＣＨ2−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ4）＝ＣＨ2  IV
上記式中、Ｒ3およびＲ4は各々独立的にＨまたは炭素原子１ないし約４個の同じかまたは異なるアルキル基である。
本発明はさらに紙または紙製品を処理し、撥水性、撥油性または撥グリース性を与える方法を含む。その方法は上記のような本発明のコポリマー組成物の有効量を紙または紙製品の表面に塗布するか、または紙または紙製品の生成前にパルプに加えることを含んでなる。
本発明はさらに、上記の本発明のコポリマー組成物で処理された紙または紙製品を含み、前記処理は紙または紙製品の表面に組成物を塗布するか、または紙または紙製品の生成前のパルプに組成物を加えることを含む。処理した紙または紙製品はフッ素含量が約０．０４重量％ないし約０．１０重量％である。
図の簡単な説明
図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、それぞれ市販のサンプルＡと実施例１、実施例２のコポリマー溶液を濾過した３枚の黒色フィルター布を示す。図１Ａ（サンプルＡ）は固体重合性付着物を示すが、図１Ｂおよび１Ｃ（例１および２）は残渣を残さずきれいに濾過された。
発明の詳細な説明
本発明は紙および紙製品に水、油およびグリース抵抗を与えるのに有用な改良フルオロケミカルコポリマーを含む。紙製品とは紙、厚紙、カードボード（ボール紙）および、木材またはセルロース性（綿を含める）水性パルプの脱水により製造される同様な製品を意味する。下記の議論は１例である紙について述べられているが、一般的にはその他の紙製品にもあてはまる。
すぐれた撥水性、撥油性または撥グリース性が本発明のフルオロケミカルコポリマー組成物の添加によって紙および紙製品に与えられる。その組成物は水またはその他の溶媒中の自己分散性乳濁液または分散液の形で紙または紙製品に加えられる。組成物は紙生成前の紙パルプに加えるか、またはほとんど仕上がった紙に加えられる。本発明のコポリマー組成物は、コポリマーの総重量に対して下記の重量パーセントで共重合したモノマー類を含む：
（ａ）式Ｉであらわされる少なくとも１種類のモノマー約６０ないし約９０％：
Ｒf−Ｑ−Ａ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ）＝ＣＨ2  Ｉ
上記式中、Ｒfは炭素原子２ないし約２０個を有する直鎖または枝分かれ鎖ペルフルオロアルキル基で、
ＲはＨまたはＣＨ3、
ＡはＯ、Ｓ、またはＮ（Ｒ’）、ここでＲ’はＨまたは炭素原子１ないし約４個のアルキルであり、
Ｑは炭素原子１ないし約１５個のアルキレン、炭素原子３ないし約１５個のヒドロキシアルキレン、（ＣnＨ2n）（ＯＣqＨ2q）m−、−ＳＯ2−ＮＲ’（ＣnＨ2n）−、または−ＣＯＮＲ’（ＣnＨ2n）−；ここでＲ’はＨまたは炭素原子１ないし約４個のアルキル、ｎは１ないし約１５、ｑは２ないし約４、そしてｍは１ないし約１５である；
（ｂ）式IIであらわされる少なくとも１種類のモノマー約１０ないし約４０％：
（Ｒ1）2Ｎ−ＣＨ2ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ2）＝ＣＨ2  II
上記式中、Ｒ1は炭素原子１ないし約３個のアルキル基、Ｒ2はＨまたは炭素原子１ないし約４個のアルキル基で、窒素は約４０％ないし１００％塩処理されており；
（ｃ）式IIIまたはIVであらわされる少なくとも１種類のモノマーまたはその混合物約１ないし約７％：
0003723223.tif 000003
または
Ｃｌ−ＣＨ2−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｃ（Ｒ4）＝ＣＨ2  IV
上記式中、Ｒ3およびＲ4は各々独立的にＨまたは炭素原子１ないし約４個の同じかまたは異なるアルキル基である。
式Ｉであらわされる本発明の組成物において、好適にはＲ4は炭素原子２ないし約２０個の直鎖ペルフルオロアルキル基で、ＡはＯであり、Ｑは炭素原子１ないし約１５個のアルキレンである。より好適には、式Ｉのモノマーは式ＣＦ3ＣＦ2（ＣＦ2）xＣ2Ｈ4ＯＣ（Ｏ）−Ｃ（Ｈ）＝ＣＨ2（ここでｘは４ないし１８の偶数である）であらわされるペルフルオロアルキルエチルアクリレート、またはそれらの混合物である。ペルフルオロアルキル炭素鎖の長さ分布（ｘ）が、約５０重量％の８−炭素、約２９重量％の１０−炭素、約１１％の１２−炭素、そしてより少量％の６−炭素、１４−炭素およびそれより長鎖の炭素から構成されるのが最も好適である。好適には式IIであらわされるモノマーはジエチルアミノエチルメタクリレートであり、式IIIであらわされるモノマーはグリシジルメタクリレートである。
式Ｉのモノマーの割合はコポリマー総重量に対して最低約６０％である。これより少ない量が存在する場合は反撥性は許容できない程低下する。その割合は約９０％未満でなければならない。もしこれより多く存在する場合は、式IIのモノマー量および式IIIまたはIVのモノマー量またはこれらの混合物量が少なくなり過ぎて、デスペンサビリティーが低下する。分散安定性、溶解性および反応効率の最善のバランスのためにはコポリマー中の式Ｉのモノマーの比が約７９ないし約８５重量％であるのが好ましい。
式IIであらわされるモノマーは、好適には、部分的または完全に塩類化または第四級化を受けたジエチルアミノエチルメタクリレートである。適切な溶解効果のためにはそれは最低約４０％は塩類化していなければならず、塩類化が１０％になってもよい。完全に塩類化した材料は満足すべき挙動を示すが、ポリマーを加熱または硬化したとき、それは不必要量の塩類化剤を遊離する。塩類化度は好適には約５０％と１００％の間である。生成コポリマーの遊離アミンの部分は塩類化剤、例えば酢酸などと反応し、アミン部分の１部または全部を対応する酢酸塩に変換することができる。或いは、重合反応前にアミン基で塩類化反応が行われ、これも同様に良い結果をもたらす。塩類化／第四級化基はアセテート、ハリド、スルフェートまたはその他の公知の塩類化／第四級化基でよい。
式IIのモノマーの割合は十分な可溶化のためには最低約１０％である。約４０％より高い比率は撥油性-および撥水性を与える。コポリマー中の式IIのモノマーの比率は（塩類化として）約１３ないし約１９重量％であるのが好ましい。
理論に束縛されたくはないが、式IIIまたはIVのモノマーはポリマーが基質表面に共有結合するための反応部位としてはたらく。好適には式IIIのモノマーはグリシジルメタクリレートである。それは明らかな効果をもつためには最低約１％の割合で存在する。約７％以上の量は性能をそれ以上は改善しないらしい。好適には式IIIまたはIVのモノマー、またはそれらの混合物のコポリマーに対する割合は約１ないし約５重量％である。
本発明の組成物を作るための式Ｉ、IIおよびIIIまたはIVのコポリマーまたはそれらの混合物の重合は、モノマー類を溶媒、例えばアセトン、メチルイソブチルケトン、エチルアセテート、イソプロパノール、およびその他のケトン類、エステル類およびアルコール類またはこれらの混合物と接触させることによって行われる。重合は遊離ラジカル開始剤、例えば２、２'−アゾビス（２、４−ジメチルバレロニトリル）などによって開始するのが好都合である。これらはE.I.du Pont de Nemours and Co.（ウィルミントン、デラウェアー）から“ＶＡＺＯ”６７、５２、および６４の名称で、そしてWako Chemikals USA,Ltd.から“Ｖ−５０１”の名称で市販されている。
本発明のコポリマー類で処理した紙および参照例の特性を下記の試験を用いて評価した：ＴＡＰＰＩ４４１ｏｓ−７７に記載されているCobb Sizeテストは１センチメーターのウォーターヘッド圧を１２０秒間用い、紙表面１平方メートルあたりの水（ｇ）の吸収を測定するものである。グリース抵抗を測定するためのテレビン試験もＴＡＰＰＩ４５４ｏｓ−７７に記載されており、赤く着色したテレビン油が紙に浸透するまでにかかる時間を秒で測定するものである。高い数値はグリース抵抗が大きいことを示す。ペットフード材料のためのラルストン−プリナグリース抵抗試験は、ラルストン-プリナカンパニー包装基準マニュアル第６巻に記載されている。それはペットフード中の成分を効果を倍加するようにデザインした特別に供給される合成油を用いて紙の汚れを測定するものである。高い数値は汚れの程度が大きいこと、すなわちグリース抵抗がより小さいことを示す。ＴＡＰＰＩ ＵＭ５５７に記載されているキットテストは、フルオロケミカル剤で処理した紙の反撥性および抗−吸上げ特性の程度を、１から１２までの数字であらわされる幾つかのカスター油、トルエンおよびヘプタン混合物の系列の１つの１滴を１インチの高さから滴下することによって測定する。このキットテストによる評価では、最大数字の溶液は紙の汚れを示さない。高い数値はすぐれた油抵抗を示す。
実施例１
撹拌子、温度計、および還流冷却器を備えた容器に式：ＣＦ3ＣＦ2（ＣＦ2）xＣ2Ｈ4ＯＣ（Ｏ）−Ｃ（Ｈ）＝ＣＨ2であらわされ、式中Ｘ＝６、８、１０、１２、１４、１６、１８がそれぞれ約３％、５０％、３１％、１０％、３％、２％および１％である式Ｉのフルオロモノマー６７３．５部（前記モノマーは重量平均分子量５６９を有する）；式ＩＩのモノマー、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート１１９．５部；式ＩＩＩのモノマー、グリシジルメタクリレート１９部；およびメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）５０５部を装填した。これに４０℃の窒素を３０分間吹き付けた。E.I.du Pont de Nemours and Co.（ウィルミントン、ＤＥ）から提供される“ＶＡＺＯ”６７（０．６部）を加え、重合を開始し、装填物を７０℃で窒素下で１６時間撹拌した。
水（２４３５部）と酢酸（５９．５部分）との混合物を室温で上記のコポリマー混合物に７０℃で加えた。還流冷却器を蒸留カラムに代え、ＭＩＢＫを減圧下で除去した。全部で３１０３部のコポリマー溶液が得られた。コポリマー固体（２３．１％）は８２．２％のペルフルオロアルキルエチルメタクリレート単位、１５．４％のＮ、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート単位および２．４％グリシジルメタクリレート単位を含んでいた。
上で生成したポリマーを次のようにして水漉紙（waterleaf paper）（３４ ｌｂ／３０００ｓｑ  ｆｔ）（１５ｋｇ／２８８ｍ2）に塗布した；すなわちその紙を数種類の処理溶液の１つに浸漬し、それからその処理した紙を絞りロールの間を通した。処理溶液は上記コポリマーを５０ｐｐｍ硬水およびヒドロキシエチル化澱粉に分散することによって作られた。処理溶液中のコポリマー濃度を調節し、それぞれ０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％または０．１０％フッ素、および２．４％澱粉が紙に付着するようにした。処理した紙を２６０°Ｆ（１２７℃）で２分間ヒートプレスし、撥油性、撥グリース性、撥溶媒性および撥水性を試験した。実施例１および比較市販サンプルＡの撥油性、撥グリース性、撥溶媒性および撥水性の結果を下の表１にまとめる。ＦＤＡ記録書の情報によると、市販サンプルＡはフルオロアクリレート、２−エトキシエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル塩、グリシジルメタクリレート、およびオクチルメルカプタンの乳化コポリマーであり、乳化剤としてエトキシル化アミン塩を用い、重合プロセスに水溶性遊離ラジカル開始剤を用いている。それはミネソタマイニング＆マニュファクチャリング社（Minnesota Mining and Manufacturing Co.）（３Ｍ社）（ミネアポリス、ＭＮ）から“ＳＣＯＴＣＨＢＡＮ”ＦＣ８４５として入手できる。
Cobbサイズ結果は２つのトライアルの平均値である。ラルストン−プリナグリース試験は４トライアルの平均である。テレビン試験は２トライアルの平均であり、結果の後の“＋”は最低１８００秒の読みが少なくとも１トライアルで得られたことを示す。
0003723223.tif 000004
実施例１からのコポリマーは、グリース抵抗のためのテレビン試験では匹敵するフッ素レベルで、そしてラルストン−プリナグリース抵抗試験ではより低いフッ素適用レベルでより良い撥油性および撥溶媒性を示した。Cobbサイズテストの結果は２つのフルオロポリマーでほとんど差を示さなかった。
実施例２
この実施例は米国特許第４，１４７，８５１号の教示により作られたコポリマー、すなわち上記第三の成分（ｃ）、式IIIまたはIVのモノマー、またはそれらの混合物なしで作られたコポリマーの匹敵する性能を示す。
撹拌子、温度計および還流冷却器を取り付けた容器に下記の式を有する式Ｉのフルオロモノマー７０部を装入し：
ＣＦ3ＣＦ2（ＣＦ2）xＣ2Ｈ4ＣＯＣ（Ｏ）−Ｃ（ＣＨ3）＝ＣＨ2
上記式中、Ｘ＝４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０のそれぞれの相対的量が約５％、３５％、３０％、１４％、４％、３％、２％および１％であり、前記モノマーは重量平均分子量は５４３であり、
そして式IIのモノマー、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート３０部、イソプロパノール１００部を装填した。装填物を窒素で３０℃で３０分間パージした。E.I.du Pont de Nemours and Co.（ウィルミントン、ＤＥ）から提供される“ＶＡＺＯ”６７（０．５部）を加え、重合を開始し、装填物を窒素下で６５℃で１８時間撹拌した。
過酢酸（酢酸中４２％溶液を２４．３部）をそのコポリマー溶液に６５℃で滴下した。滴下が完了した後その反応物をさらに１時間、６５℃で撹拌した。水（２００部）を上記コポリマー混合物に加えると、固体（２４％）含有約７０％ペルフルオロアルキルエチルメタクリレート単位および約３０％Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレートアミンオキシド単位を有する全部で４１４部のコポリマー溶液が得られた。上記ポリマー溶液をそのまま用いるか、または大気圧または減圧で蒸留する。
実施例２からのポリマーを未漂白のクラフト紙（５６ｌｂ／３０００ｓｑ  ｆｔ）（２５ｋｇ／２８８ｍ2）に次のようにして塗布した；すなわちその紙を処理溶液に浸漬し、処理した紙を絞りロールの間を通し、２６０°Ｆ（１２７℃）で２分間ヒートプレスで硬化させた。処理溶液は上記コポリマーを澱粉を含まない５０ｐｐｍ硬水中に分散させることによって作った。紙の含浸量を調節し、０．０６％、０．０８％、および０．１０フッ素が付着するようにした。撥油性および撥水性の結果を表２にまとめる。表２には同様に塗布した実施例１および市販サンプルＡによって得られたデータも含まれる。
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上表は、実施例１で得られる本発明のコポリマーがオイルキット−およびテレビン抵抗試験では実施例２で作られたものより有意にすぐれていることを示す、
ただしラルストン−プリナグリース抵抗試験の０．０４％フッ素レベルでは劣っていた。実施例１のコポリマーはこの特殊の紙では、概ねサンプルＡと同様な全体的性能を示す。
上記コポリマー類の性能の最も著しい差は、高剪断状態下における分散安定性である。これは下記の方法で試験した。各コポリマーの水溶液は、ポリマー固体１０部を含む分散液を蒸留水９０部に加えることによって作った。これを約１２００ミリリットル／分の速度で、３０℃の温度で３．５時間、ヴァイキング（Viking）ギヤーポンプによって循環させた。
再循環コポリマー溶液を次に黒色フィルター布を通し、不溶性残渣を調べた。生成フィルター布のコピーを図１に示す。実施例１および２からのコポリマーはフィルター布をきれいに通過し、残渣を残さなかった。再循環させた市販サンプルＡは過度の白色重合性付着物を示し、これらの高剪断条件下では分散安定性がよくないことを示した。
実施例３−実施例９
実施例３から実施例９までを実施例１または実施例２のどちらかによって例示される一般的方法で作ったが、式Ｉのアクリレート、メタクリレートまたはその他のフルオロモノマーのいずれかを用いるか、第三の成分（ｃ）（式IIIまたはIVのモノマー、またはこれらの混合物）を加えるかどうか、そして生成コポリマーが酢酸と反応させたか、過酢酸と反応させたかによって、方法を適当に変化させた。こうして作られた実施例３から実施例９までのコポリマーの組成を重量％で下の表３にまとめる。比較しやすいように実施例１で作ったコポリマーの組成も含める。
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注：使用した過酢酸は３２重量％酢酸溶液であった。実施例８および実施例９に使用した式Ｉのモノマーは３Ｍカンパニー（ミネアポリス、ＭＮ）から提供される市販のフルオロモノマーＦＸ−１４であった。Acryl.はアクリレートをあらわす。Meth.はメタクリレートをあらわす。ＤＥＡＭはジエチルアミノエチルメタクリレートをあらわす。ＧＭＡはグリシジルメタクリレートをあらわす。
実施例３から実施例９までのコポリマーを次のようにして未漂白クラフト紙（５６ｌｂ／３０００ｓｑ ｆｔ）に塗布した；すなわちその紙を処理溶液に浸漬し、処理した紙を絞りロール間を通し、２６０°Ｆ（１２７℃）で２分間ヒートプレスした。処理溶液は、上記コポリマーを５０ｐｐｍ硬水に分散させることによって作った。紙の含浸量を調節し、０．０６％、０．０８％および０．１０％フッ素が付着するようにした。反撥性の結果を表４にまとめる。“ＮＤ”は測定しなかったことを示す。比較しやすいように、表２に記載の実施例１のコポリマーの比較試験を含める。
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実施例３のコポリマーは、酢酸の代わりに過酢酸と反応させることを除けば実施例１のコポリマーと同じである。実施例３はラルストン−プリナ試験では実施例１と比べてすぐれているが、キットおよびテレビン抵抗試験では劣っている。実施例４のコポリマーは、ペルフルオロアルキル鎖長分布がアクリレートより広いメタクリレートを使用することを除けば、実施例１のコポリマーと同様である。実施例４は撥油性、撥テレビン性および撥グリース性では実施例１より遥かに劣る。
実施例１に見られる式IIIまたはIVの少量のモノマーが含まれていない実施例５および実施例６のコポリマーはテレビンおよびオイル抵抗において劣る。実施例７のコポリマーは米国特許第４，１４７，８５１号の教示によって作られ、オイル、ラルストン−プリナおよびテレビン試験では明らかに不十分である。実施例８および実施例９のコポリマー類もこれらの試験では実施例１に比べて劣る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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