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CN111051603B - 防污性纤维布帛和其制造方法 - Google Patents

防污性纤维布帛和其制造方法 Download PDF

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CN111051603B CN201880057711.9A CN201880057711A CN111051603B CN 111051603 B CN111051603 B CN 111051603B CN 201880057711 A CN201880057711 A CN 201880057711A CN 111051603 B CN111051603 B CN 111051603B
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Abstract

本发明提供一种具有优异的防水·防油性和防泥垢性的纤维布帛。其特征在于：将胶体二氧化硅固定于纤维布帛后，用防水·防油性氟化合物进行处理而使其附着于纤维布帛的表面。

Description

防污性纤维布帛和其制造方法
技术领域
本发明涉及防污性纤维布帛和用于制造该布帛的方法。
背景技术
以往，公开了一些纤维制品的防止污垢附着的方法、用以容易除去附着的污垢的加工方法。
例如，下述的专利文献1中例示了能够通过对进入到纤维内部的泥垢进行洗涤而简单地去掉污垢且再污染性少的纤维布帛及其制造方法。
然而，在该专利文献1中关于防水·防油性能没有记载，不适合于水性污垢、油垢。
另外，下述的专利文献2中例示了通过同时处理包含亲水性氟系化合物、防水性氟系化合物和二氧化硅微粒的组合物使其附着于纤维布帛的表面而能够使泥垢简单地脱落、皮脂污垢等仅用含有水的布帛进行擦拭就能够简单地脱落的表皮材料的制造方法。
然而，该专利文献2中记载的制造方法的情况下，由于表面固定有二氧化硅微粒而在防油性上具有缺点，不适合表面张力低的油。
如上所述，以往，并不知道赋予对各种污垢有效的防污性能的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－168905号公报
专利文献2：日本特开2013－053378号公报
发明内容
因此，本发明的课题在于解决上述的以往技术中的问题，提供具有优异的防水·防油性和防泥垢性的防污性纤维布帛。
本发明人等发现通过使规定量的胶体二氧化硅固定于纤维布帛后，用防水·防油性氟化合物进行处理而使其附着于纤维布帛的表面，从而能够制造赋予了优异的防水·防油性和防泥垢性的防污性纤维布帛，完成了本发明。
即，本发明的防污性纤维布帛的制造方法的特征在于，介由粘结剂树脂使胶体二氧化硅以1～6g/m2的固定量固定于纤维布帛后，用防水·防油性氟化合物进行处理而使该防水·防油性氟化合物以0.1～3g/m2的附着量附着于上述纤维布帛的表面。
另外，本发明的特征在于，在具有上述特征的制造方法中，上述胶体二氧化硅的平均粒径为0.01～1μm。应予说明，上述的平均粒径是通过利用激光衍射/散射式粒度分布测定装置测定的粒度分布而算出的平均值。
另外，本发明的特征在于，在具有上述特征的制造方法中，上述防水·防油性氟化合物为氟碳树脂组合物。
另外，本发明的特征在于，在具有上述特征的制造方法中，上述粘结剂树脂为选自丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的1种以上。
此外，本发明的防污性纤维布帛的特征在于，介由粘结剂树脂将胶体二氧化硅以1～6g/m2的固定量固定于构成纤维布帛的纤维的表面，在上述胶体二氧化硅上进一步附着防水·防油性氟化合物，该防水·防油性氟化合物的氟系防水防油基团位于上述纤维布帛的最表侧。
根据本发明，能够提供一种赋予了优异的防水·防油性和防泥垢性的防污性纤维布帛。
附图说明
图1是表示使用本发明的制造方法而得到的防污性纤维布帛的表面状态的示意图。
图2中的(a)是在1次加工中涂布二氧化硅系防泥垢剂和氟系防水防油剂时的纤维布帛(比较例2)的表面的扫描式电子显微镜图像(SEM图像)，从左向右依次为重叠映射图(硅+氟)、基于能量色散型X射线分析(EDS)的硅单独映射图像、氟单独映射图像。另一方面，(b)为第一次涂布二氧化硅系防泥垢剂+粘结剂、第二次涂布氟系防水防油剂时的纤维布帛(实施例1)的表面的SEM图像，从左向右依次为重叠映射图(硅+氟)、基于EDS的硅单独映射图像、氟单独映射图像。
具体实施方式
本发明的防污性纤维布帛的制造方法中，在最初的工序中，介由粘结剂树脂使胶体二氧化硅以1～6g/m2、优选1.5～5.0g/m2的固定量固定于纤维布帛，此时，胶体二氧化硅的固定量小于1g/m2时，纤维布帛的防污性不充分，相反，如果超过6g/m2，则纤维布帛的手感变硬，因而不优选。
本发明中的胶体二氧化硅具有在固定于构成纤维布帛的纤维表面时使砂、泥等粉体污垢简单脱落的作用(防泥垢功能)，这样的胶体二氧化硅的平均粒径优选为0.01～1μm。应予说明，本发明中，作为这样的胶体二氧化硅，可以使用将水作为分散介质并使SiO2或其水合物的微粒分散于水中而成的胶体溶液。
作为用于使胶体二氧化硅固定于上述的纤维布帛的粘结剂树脂，优选为选自丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的1种以上，该粘结剂树脂对纤维布帛的涂布量优选在0.1～3g/m2、更优选在0.5～2g/m2(干燥重量)的范围内。作为本发明中的上述混合溶液中的粘结剂树脂浓度，优选为1～5.5重量％。
本发明中，将包含上述胶体二氧化硅和上述粘结剂树脂的混合溶液涂布于纤维布帛时的方法没有限定，一般为浸渍法，在进行浸渍后进行加热干燥。
应予说明，在本发明的制造方法中使用的纤维布帛的材料没有特别限定，例如可以使用由聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸纤维、聚氨酯纤维等构成的材料。
而且，本发明中，在以下工序中，使防水·防油性氟化合物以0.1～3g/m2、更优选0.2～2.5g/m2的附着量附着于固定有上述胶体二氧化硅的纤维布帛的表面。
此时，作为防水·防油性氟化合物，可以使用至少1种公知的氟系防水防油剂，优选包含2种以上的氟碳树脂组合物，从防水性能和对环境、人体的安全性的方面考虑，特别优选侧链具有碳原子数为6以下的全氟烷基的树脂。使作为防水·防油性氟化合物的结构单元的单体所具有的全氟烷基的碳原子数为6以下是为了防止全氟辛酸、全氟辛烷磺酸的生成。
本发明中，涂布上述防水·防油性氟化合物时的涂布方法也没有限定，一般为浸渍法，进行浸渍后进行加热干燥。
对于由上述工序制造的本发明的防污性纤维布帛具有如下构成：胶体二氧化硅介由粘结剂树脂固定于构成该布帛的纤维的表面，进而在其外侧附着有氟系防水防油剂，该氟系防水防油剂的氟系防水防油基团位于纤维布帛的最表侧。图1中用示意图示出使用本发明的制造方法得到的防污性纤维布帛的表面状态。
本发明的防污性纤维布帛中，为了发挥充分的防污功能(防泥垢性能)，需要在纤维的每1m2表面固定1～6g的胶体二氧化硅，由粘结剂树脂来防止胶体二氧化硅的脱落。而且，本发明中，在固定于纤维表面的胶体二氧化硅上进一步附着防水·防油性氟化合物，此时，防水·防油性氟化合物的氟系防水防油基团位于朝向布帛的最表侧的位置，由此赋予防水·防油性。
具有如图1所示的表面状态的本发明的防污性纤维布帛的防污性(对泥垢的防污性)在依据JIS L 1919“纤维制品的防污性试验方法”的A－1法的判定中为3.5级以上，关于防油性，在依据AATCC Test Method－118的判定中为6级以上，关于防水性，在使用乙醇水溶液的防水试验中为10级。
以下，示出本发明的实施例和比较例，对本发明进行具体说明，本发明不限于下述的实施例。
实施例
[实施例1]
使明度(L值：70)、单位面积重量210g/m2的聚酯织物浸渍于胶体二氧化硅(Adelite AT－30A：不挥发成分30％，平均粒径0.0125μm)7.0％和聚酯粘结剂(PlascoatZ880：不挥发成分25％)3.0％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。使得到的加工布浸渍于氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E082：不挥发成分20％)2.5％和氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E904：不挥发成分20％)2.5％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。确认得到的加工布的防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性。
[实施例2]
使明度(L值：70)、单位面积重量210g/m2的聚酯织物浸渍于胶体二氧化硅(Adelite AT－30A：不挥发成分30％)3.4％和聚酯粘结剂(Plascoat Z880：不挥发成分25％)1.4％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。使得到的加工布浸渍于氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E082：不挥发成分20％)0.5％和氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E904：不挥发成分20％)0.5％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。确认得到的加工布的防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性。
[实施例3]
使明度(L值：70)、单位面积重量210g/m2的聚酯织物浸渍于胶体二氧化硅(Adelite AT－30A：不挥发成分30％)4.5％和聚酯粘结剂(Plascoat Z880：不挥发成分25％)2.4％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。使得到的加工布浸渍于氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E082：不挥发成分20％)0.9％和氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E904：不挥发成分20％)0.9％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。确认得到的加工布的防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性。
[实施例4]
使明度(L值：70)、单位面积重量210g/m2的聚酯织物浸渍于胶体二氧化硅(Adelite AT－30A：不挥发成分30％)9.1％和聚酯粘结剂(Plascoat Z880：不挥发成分25％)3.8％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。使得到的加工布浸渍于氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E082：不挥发成分20％)3.2％和氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E904：不挥发成分20％)3.2％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。确认得到的加工布的防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性。
[实施例5]
使明度(L值：70)、单位面积重量210g/m2的聚酯织物浸渍于胶体二氧化硅(Adelite AT－30A：不挥发成分30％)11.3％和聚酯粘结剂(Plascoat Z880：不挥发成分25％)5.2％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。使得到的加工布浸渍于氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E082：不挥发成分20％)4.1％和氟系防水防油剂(AsahiGuard AG－E904：不挥发成分20％)4.1％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。确认得到的加工布的防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性。
[比较例1]
使明度(L值：70)，单位面积重量210g/m2的聚酯织物浸渍于硅酸烷基酯(BAYGARDAS：不挥发成分15％)2.3％和氟系防水防油剂(NK Guard S－0671：不挥发成分20％)6.7％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。确认得到的加工布的防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性。
[比较例2]
使明度(L值：70)，单位面积重量210g/m2的聚酯织物浸渍于硅酸烷基酯(BAYGARDAS：不挥发成分15％)23.0％和氟系防水防油剂(NK Guard S－0671：不挥发成分20％)6.7％的混合溶液后，以150℃干燥2分30秒。确认得到的加工布的防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性。
[比较例3]
使明度(L值：70)、单位面积重量210g/m2的聚酯织物浸渍于硅酸烷基酯(BAYGARDAS：不挥发成分15％)23.0％后，以150℃干燥2分30秒。使得到的加工布浸渍于氟系防水防油剂(NK Guard S－0671：不挥发成分20％)6.7％后，以150℃干燥2分30秒。确认得到的加工布的防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性。
[比较例4]
确认明度(L值：70)、单位面积重量210g/m2的聚酯织物的防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性。
对防水性、防油性、防泥垢性、污垢擦拭试验、手部污垢试验、食用油防污性、咖啡污渍防污性的各评价试验项目的试验方法如下。
[试验方法]
1.防水性评价试验(参考AATCC TM－193进行)
将由乙醇构成的标准试验液滴加于布表面，观察在30秒以内是否润湿。将布中看不到润湿的最高位的级数视为防水性。
表1
级数 试验溶液
10级 100％乙醇
9级 90％乙醇
8级 80％乙醇
7级 70％乙醇
6级 60％乙醇
5级 50％乙醇
4级 40％乙醇
3级 30％乙醇
2级 20％乙醇
1级 10％乙醇
0级 达不到1级的溶液
2.防油性评价试验(参考AATCC TM-118进行)
将由具有不同表面张力的、一系列被选择烃构成的标准试验液滴加于布表面，观察在30秒以内是否润湿。将布中看不到润湿的的最高位的级数视为防油性。
表2
级数 试验溶液 表面张力(25℃)
8级 正庚烷 14.8dyn/cm
7级 正辛烷 21.4dyn/cm
6级 正癸烷 23.5dyn/cm
5级 正十二烷 24.7dyn/cm
4级 正十四烷 26.4dyn/cm
3级 正十六烷 27.3dyn/cm
2级 Kaydol 65份：正十六烷35份 -
1级 Kaydol 31.5dyn/cm
0级 达不到1级的溶液 -
3.防泥垢性试验
作为污粉，制备混合有关东垆坶质土层(JIS Z8901 7种)20g、混凝土粉末(JISZ8901 5种)80g和炭黑(JIS K5107)0.1g的粉末。将该污粉0.5g和采取为宽度50mm、长度50mm的大小的白棉布(平纹细棉布3号)10片放入1升的金属罐中，盖上盖充分振荡，制备污染布。由此，制备所需片数的污染布。
自横向采取1片宽度50mm、长度150mm的大小的试验片，安装于500g的重物，手持重物，往返摩擦20次后，将摩擦件的污染布替换为新的污染布，再次进行摩擦。将以上的摩擦工序重复15次(合计300次往返)后，用吸尘器从试验片上往返吸引污粉5次。取下试验片，利用分光光度计(柯尼卡美能达制)测定ΔE。将ΔE10以下评价为合格。
4.污垢擦拭试验
(附着性试验)
作为污粉，制备混合有关东垆坶质土层(JIS Z8901 7种)20g、混凝土粉末(JISZ8901 5种)80g和炭黑(JIS K5107)0.1g的粉末。将该污粉0.5g和采取为宽度50mm、长度50mm的大小的白棉布(平纹细棉布3号)10片放入1升的金属罐中，盖上盖充分振荡，制备污染布。由此，制备所需片数的污染布。
自横向采取1片宽度30mm、长度220mm的大小的试验片，安装于学振型摩擦试验机，对覆盖上述污染布的摩擦件施加载荷2N而进行摩擦。使摩擦件在试验片的表面上100mm之间以30次往返/分钟的速度进行20次往返摩擦后，将摩擦件的污染布替换为新的污染布，再次进行摩擦。将以上的摩擦工序重复5次(合计100次往返)后，用吸尘器将污粉从试验片上除去。
进而，将以上的工序(100次往返摩擦后，直到除去污粉为止)重复6次(合计600次往返)。
取下试验片，利用分光光度计测定ΔE，利用变退色用灰度等级(JISL0804)进行判定。将3.5级以上评价为合格。
(除去性试验)
将附着性试验中得到的试验片的污垢附着部用指尖在采取为宽度50mm、长度50mm的大小的白棉布(平纹细棉布3号)上往返摩擦20次。利用分光光度计测定ΔE，利用变退色用灰度等级(JIS L0804)进行判定。将4.0级以上评价为合格。
5.手部污垢防污性试验
(附着性试验)
将采取为宽度50mm、长度50mm的大小的白棉布(平纹细棉布3号)在将以关东垆坶质土层(JIS Z8901 7种)20g、混凝土粉末(JIS Z8901 5种)80g和炭黑(JIS K5107)0.1g的比例制备的污粉与油酸以1：2混合而成的溶液中浸渍10分钟而制成污染布。自横向采取宽度30mm、长度220mm的大小的试验片，安装于学振型摩擦试验机，对用废棉纱头轻轻除去水分且覆盖有上述污染布的摩擦件施加载荷2N而进行摩擦。使摩擦件在试验片的表面上100mm之间以30次往返/分钟的速度往返摩擦10次。取下试验片，24小时后利用变退色用灰度等级(JIS L0804)进行判定。将3.5级以上评价为合格。
(除去性试验)
将附着性试验中得到的试验片的污垢附着部用指尖在采取为宽度50mm、长度50mm的大小的白棉布(平纹细棉布3号)上往返摩擦20次。利用变退色用灰度等级(JIS L0804)进行判定。将4.0级以上评价为合格。
6.食用油污垢防污性试验
(附着性试验)
用吸管吸取食用油(日清色拉油)0.1ml，滴加于宽度100mm、长度100mm的大小的试验片，放置30秒。将采取为宽度50mm、长度50mm的大小的白棉布和500g的重物放置于滴加部上，保持30秒后，除去白棉布和重物。24小时后利用变退色用灰度等级(JIS L0804)进行判定。将2.0级以上评价为合格。
(除去性试验)
将附着性试验中得到的试验片的污垢附着部用指尖在采取为宽度50mm、长度50mm的大小的白棉布(平纹细棉布3号)上往复摩擦20次。利用变退色用灰度等级(JIS L0804)进行判定。将3.5级以上评价为合格。
7.咖啡污渍防污性试验
(附着性试验)
用吸管吸取以咖啡粉0.75g与沸水50ml的比例制成的咖啡0.1ml，滴加于宽度100mm、长度100mm的大小的试验片，放置30秒。将采取为宽度50mm、长度50mm的大小的白棉布和500g的重物放置于滴加部上，保持30秒后，除去白棉布和重物。24小时后利用变退色用灰度等级(JISL0804)进行判定。将4.5级以上评价为合格。
(除去性试验)
将附着性试验中得到的试验片的污垢附着部用指尖在采取为宽度50mm、长度50mm的大小的白棉布(平纹细棉布3号)上往返摩擦20次。利用变退色用灰度等级(JIS L0804)进行判定。将4.5级以上评价为合格。
在以下的表1中总结上述实施例1～5和比较例1～4的聚酯织物的试验评价结果。
Figure BDA0002401142640000101
根据上述表3的试验结果，实施例1～5中得到的聚酯织物(本发明的防污性纤维布帛)和比较例1的聚酯织物都为防水性10级、防油性6级，与此相对，比较例2～4的聚酯织物均为防水性9级以下、防油性5级以下。另外，关于防泥垢性，实施例1～5的聚酯织物和比较例2、3的聚酯织物都为ΔE10以下，表现出优异的防泥垢性，与此相对，比较例1和4的聚酯织物的防泥垢性ΔE超过10。
此外，根据上述表3的试验结果，对于实施例1～5的聚酯织物，还确认了与比较例1～3的聚酯织物相比食用油防污性优异，确认了即便附着手部污垢时也容易除去。
此外，利用扫描式电子显微镜(SEM)对上述实施例1和比较例2的聚酯织物调查存在于纤维布帛的表面的硅和氟的附着状态。
图2的(a)中示出了在1次加工中浸渍硅酸烷基酯和氟系防水防油剂的混合溶液并进行干燥时的聚酯织物(比较例2)的表面的SEM图像，图2的(b)中示出了第一次浸渍胶体二氧化硅和聚酯粘结剂的混合溶液并进行干燥、第二次浸渍2种氟系防水防油剂的混合溶液并进行干燥时的聚酯织物(实施例1)的表面的SEM图像。图2的(a)、(b)都是从左向右依次为重叠映射图像(硅+氟)、硅单独映射图像、氟单独映射图像。
由图2的(a)与图2的(b)的SEM图像的比较可知，在比较例2中，在构成聚酯织物的纤维表面看不到氟的附着，而在实施例1中，在构成聚酯织物的纤维的表面附着有比比较例2的聚酯织物多的氟。
产业上的可利用性
使用本发明的制造方法时，能够通过比较简单的工序而制造具有优异的防污性的纤维布帛。
使用该方法而制造的本发明的防污性纤维布帛由于优异的防泥垢性和防水·防油功能，特别适合作为车辆、船舶、航空器等的内部装饰用布帛，用途并不限定于此，能够用于广泛的用途。

Claims (4)

1.一种防污性纤维布帛的制造方法，其特征在于，将包含粘结剂树脂和胶体二氧化硅的混合溶液涂布于纤维布帛并进行加热干燥，使胶体二氧化硅以1～6g/m2的固定量固定于构成该纤维布帛的纤维表面后，用防水·防油性氟化合物进行处理而使该防水·防油性氟化合物以0.1～3g/m2的附着量附着于所述纤维布帛的表面，所述粘结剂树脂为聚酯树脂。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述胶体二氧化硅的平均粒径为0.01～1μm。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述防水·防油性氟化合物为氟碳树脂组合物。
4.一种防污性纤维布帛，其特征在于，介由粘结剂树脂将胶体二氧化硅以1～6g/m2的固定量固定于构成纤维布帛的纤维的表面，在所述胶体二氧化硅上进一步附着防水·防油性氟化合物，该防水·防油性氟化合物的氟系防水防油基团位于所述纤维布帛的最表侧，所述粘结剂树脂为聚酯树脂。
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