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TW201207009A - Hydrophobic cellulosic substrates and methods for producing the same - Google Patents

Hydrophobic cellulosic substrates and methods for producing the same Download PDF

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TW201207009A
TW201207009A TW100117272A TW100117272A TW201207009A TW 201207009 A TW201207009 A TW 201207009A TW 100117272 A TW100117272 A TW 100117272A TW 100117272 A TW100117272 A TW 100117272A TW 201207009 A TW201207009 A TW 201207009A
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TW
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solution
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TW100117272A
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TWI563021B (en
Inventor
Michael Costello
Kevin Dale Lewis
William Schulz Jr
Original Assignee
Dow Corning
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Publication date
Application filed by Dow Corning filed Critical Dow Corning
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Description

201207009 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體係關於使纖維素基材具有疏水性，且更特定 吕之，用以一或多種液體形式應用之複數種_化矽烷化合 物使纖維素基材具有疏水性。 【先前技術】 纖維素基材’諸如紙張及卡紙板產品根據其預定用途會 遇到各種環境條件。舉例而言，卡紙板通常用作包裝材料 以供運輸及/或儲存產品，且其必須提供耐用外殼以保護 其内含物。纖維素基材可能面臨之某些此等環境條件為雨 水、溫度變化（其可能促進凝結）、洪水、雪、冰、霜、冰 靈或h刀之任何其他形式。呈不同形式之水可能因使纖維 素基材之化學結構經由纖維素鏈之水解及裂解而降解及/ 或使纖維素基材之物理結構經由不可逆干擾鍵之間的氮鍵 結而分解從而威脅纖維素基材，由此降低其在預定用途中 之效能。
保護纖維素基材之—錄古斗、A 種方式為防止水與纖維素基材相3 '作用。舉例而言，可向输維各I u * Π纖，准素基材表面塗覆膜以防止 接接觸纖維素基材。M ^ ，、、膜可庇•醃時間而降解或機械性 質又知且有效性降低。駭其他「録 材邊緣處理不良之討^ ㈣7T具有基 艮之固有弱點。即使邊緣 整個基材具有銪汰地y ^ 又^處理而使 ”有疏水性’但經處理紙張中之任 裂、皺紋或皺褶均可能 1 可” · h 了⑽成易濕潤之未處理表面暴露，且 了月b允許水吸入纖维音 、准素基材本體中。另一選擇為用單一氯 I56161.doc 201207009 碎烧處理纖維素基材以使氯矽烷擴散至纖維素基材中且浸 潰纖維素基材。然而，在此情況下，氯矽烷之相對較低之 沈積效率可能導致經由製造引起額外成本。此外，氣石夕烧 在商業上通常以混合物形式生產，因此需要進行額外處理 以便應用單一氯矽烷。因此，可能需要利用至少兩種不同 氣石夕烷使纖維素基材具有疏水性的替代方法。 【發明内容】 根據本發明之一實施例，揭示一種用於使纖維素基材具 有疏水性之方法。該方法包括：提供至少包括第一齒化石夕 烷化合物及不同於該第一齒化矽烷化合物之第二齒化矽烷 化合物的複數種齒化矽烷化合物，其中該複數種_化矽烷 化合物構成總鹵化矽烷濃度，該濃度包含20莫耳％或2〇莫 耳％以下之單鹵化矽烷、7〇莫耳％或70莫耳％以下之單鹵 化矽烷及二齒化矽烷、及至少30%之三南化矽烷及四齒化 矽烷，及用該複數種函化矽烷化合物處理該纖維素基材， 其中該複數種_化矽烷化合物以一或多種液體形式應用。 根據另一實施例，揭示一種疏水性纖維素基材。該疏水 性纖維素基材包括90重量％至99.99重量之纖維素基材及 〇.01重里％至10重量％之聚矽氧樹脂，其中該聚矽氧樹脂 藉由用至少包括第一齒化矽烷化合物及不同於該第一鹵化 矽烷化合物之第二函化矽烷化合物的複數種_化矽烷化合 物處理該纖維素基材而產生，其中該複數種_化矽烷化合 物以一或多種液體形式應用且包含2 〇莫耳％或2 〇莫耳％以 下之單齒化石夕烧' 70莫耳％或7〇莫耳％以下之單鹵化石夕烷 156161.doc 201207009 及二鹵化矽烷、及至少30%之三齒化矽烷及四鹵化矽烧。 根據以下[實施方式]將更充分理解本發明實施例所提供 之此等及其他目標及優勢》 【實施方式】 可藉由用複數種鹵化矽烷化合物處理纖維素基材而使纖 維素基材具有疏水性，其中複數種自化矽烷化合物包含第 一鹵化矽烷化合物及不同於該第一齒化矽烷化合物之第二 鹵化矽烷化合物。複數種鹵化矽烷化合物可包含2〇莫耳％ 或2〇莫耳％以下之單鹵化矽烷及70莫耳％或7〇莫耳％以下 之單鹵化矽烷及二齒化矽烷的總齒化矽烷濃度，且可以一 或多種液體形式應用，以使複數種自化矽烷化合物可深入 滲透纖維素基材且產生聚矽氧樹脂，以使纖維素基材之整 個體積具有疏水性。此外，藉由改變鹵化矽烷化合物之量 及類型’可改變纖維素基材之物理性質。 纖維素基材為實質上包含具有式（C6Hi〇〇5)n之聚合有機 化合物纖維素的基材，其中n為任何整數。纖維素基材具 有-ΟΗ官能基，含有水且可包括例如紙張、木材及木製 品、卡紙板、牆板、織物、澱粉、棉花、羊毛、其他天然 纖維及由其衍生之任何其他類似相關材料或複合物。視纖 維素基材之預定應用及製造方法而定，纖維素基材可包含 上膠劑及/或其他添加劑或試劑以改變其物理性質或有助 於製造方法。例示性上膝劑包括殿粉、松香、院基稀嗣二 聚物、烯基丁二酸酐、苯乙烯順丁烯二酸酐、膠、明膠、 改質纖維素、合成樹脂、乳膠及蠟。其他例示性添加劑及 156161.doc 201207009 試劑包括漂白添加劑（諸如二氧化氯、氧氣、臭氧及過氧 化氫）、濕強劑、乾強劑、螢光增白劑、碳酸鈣、光學增 白劑、抗微生物劑、染料、助留劑（諸如陰離子型聚丙烯 醢胺及聚二烯丙基二甲基氣化銨）、助洩劑（諸如高分子量 陽離子型丙烯醯胺共聚物、膨潤土及膠狀二氧化石夕）、殺 生物劑、殺真菌劑、殺黏菌劑、滑石及黏土及其他基材改 質劑，諸如有機胺，包括三乙胺及苯甲胺。應瞭解，或者 可單獨或組合應用本文中未明確列出之其他上膠劑及其他 添加劑或試劑。舉例而言，若纖維素基材包含紙張，則紙 張亦可包含或已進行用於使紙張增白之漂白、用於使紙張 硬化之上漿或其他上膠操作、用於提供可印刷表面之黏土 塗佈、或用於改進或調節其性質之其他替代處理。此外， 諸如紙張之纖維素基材可包含原生纖維，其中該紙張由非 再循環纖維素化合物首次產生、由再循環纖維產生，其中 該紙張由先前使用過之纖維素材料產生，或其組合。 纖維素基材之厚度及/或重量可視基材之類型及尺寸而 變化。纖維素基材之厚度可在小於丄密耳（mil)(其中i密耳 =0·001 吋=〇.0254 毫米（mm))至大於 150 密耳（3.81 mm)、1〇 密耳（0.254 mm)至60密耳（152 mm)、2〇密耳（〇5〇8賴）至 45密耳（1.143 mm)、30密耳（〇·762爪⑷至“密耳（1 143 mm)範圍内，或具有允許其經鹵化矽烷溶液處理之任何其 他厚度’如將在本文中所瞭解。纖維素基材之厚度可為均 一或可變的’且纖維素基材可包含—片連續材料或包含其 中文置有開口（諸如小孔' 孔口及孔洞）的材料。此外，纖 156161.doc 201207009 維素基材可包含單一平坦纖維素基材（諸如單張平坦紙張） 或可包含摺疊、組裝或以其他方式製造之纖維素基材。舉 例而言，纖維素基材可包含膠合、輥軋或編織在一起之多 個基材，或可包含不同幾何形狀，諸如波紋卡紙板。此 外’纖維素基材π包含較大基材之子集組A，諸如當纖維 素基材與塑膠、織物、非編織材料及/或玻璃組合時。應 瞭解’纖維素基材可藉此包括多種不同材料、形狀及組 態，且不應侷限於本文中明確列出之例示性實施例。 卜如在本文中將更充分瞭解，可在控制溫度之環境 :提供纖維素基材。舉例而言，可在_4(rc至·ec之溫度 範圍、HTC至80。(：之範圍、或^它至^它之溫度下提供纖 維素基材》 本文所揭示，纖維素基材用以一或多種液體形式應用 之複數種函化钱化合物處理以使其具有疏水性。複數種 _化石夕烧化合物至少包含第—鹵化⑦炫化合物及不同於該 第一齒化矽烷化合物之第二齒化矽烷化合物。如本文所使 用之片°°不同」意謂兩種鹵化矽烧化合物不相同以使纖 維素基材並非經單—齒化㈣化合物處理。齒化石夕烧化合 物疋義為具有至少一個_素（諸如氯或氟）直接與矽鍵結之 矽烷，其中在本發明範疇内，矽烷定義為基於矽之單體或 寡聚物’其含有可與水、纖維素基材上之·〇η基團及/或如 在本文中所转之應用於纖維素基材之上膠劑或其他添加 劑反應的官能基。具有單__素直接與㈣結之鹵化碎院 化σ物疋義為單鹵化妙燒，具有兩個齒素直接與石夕鍵結之 156161.doc 201207009 齒化石夕烧化合物定義為二_化钱，具有三㈣素直接與 矽鍵結之齒化矽烷化合物定義為三齒化矽烷，且具有四個 i素直接與矽鍵結之鹵化矽烷化合物定義為四函化矽烷。 單體齒化石夕烧化合物可包含式：RnSiXmH(4.n⑷，其中 n=0至3，或者n=〇至2，m=l至4，或者爪=2至4，各χ獨立 地為氣、氟、溴或碘，或者各Χ為氣且各厌獨立地為含有】 至20個碳原子之烷基、芳基、芳烷基或烷芳基。或者，各 R獨立地為含有1至11個碳原子之烷基、含有6至14個碳原 子之芳基及含有2至12個碳原子之烯基。或者各尺為曱基或 辛基。一個此類例示性_化矽烷化合物為甲基三氣碎烷或 MeSiCls，其中Me表示曱基（CH3)。另一例示性画化矽烷化 合物為二曱基二氣石夕烧或MeJiCl2。鹵化石夕貌化合物之其 他實例包括（氯甲基）三氣矽烷、[3-(七氟異丙氧基）丙基]三 氣石夕烧、1，6-雙（三氣矽烷基）己烷、3_溴丙基三氯矽烷、 烯丙基溴二曱基矽烷、烯丙基三氣矽烷、（溴甲基）氯二甲 基矽烷、溴二甲基矽烷、氣（氣甲基）二甲基矽烷、氣二異 丙基辛基石夕烧、氣二異丙基矽烧、氯二甲基乙基矽烧、氣 二甲基苯基矽烷、氣二曱基矽烷、氣二苯基甲基矽烷、氣 三乙基矽烷、氣三曱基矽烷、二氯曱基矽烷、二氣甲基乙 稀基石夕院、二乙基二氣矽烧、二苯基二氣石夕烧、二第三丁 基氣矽烷、乙基三氣矽烷、碘三甲基矽烷、辛基三氮矽 院、戊基三氣矽院、丙基三氣石夕烧、苯基三氣矽烧、四氣 矽烷、三氯（3,3,3-三氟丙基）矽烷、三氣（二氯曱基）矽烷、 三氣乙烯基矽烷、六氣二矽烷、2,2-二曱基六氣三矽烷、 156161.doc 201207009 二甲基二n石夕院或>臭氯二曱基石夕院。此等及其他_化梦烧 化合物可個別地經由此項技術中已知的方法製備，或麟自 供應商，諸如 Dow Corning Corporation、M〇mentive Performance Materials或Gelest。此外，雖然本文中明確列 出鹵化石夕烧化合物之特定實例’但上文所揭示之實例本質 上不欲具有限制性。相反，上文所揭示之清單僅為例示性 的，且亦可使用其他齒化矽烷化合物，諸如寡聚齒化矽烷 及多官能齒化矽烷》 可提供複數種函化矽烷，以使得各_化矽烷化合物佔總 i化矽烷濃度之一定莫耳百分比。舉例而言，若複數種函 化矽烷化合物僅包含兩種函化矽烷化合物，則第一齒化矽 烷化合物將佔總函化矽烷濃度之x莫耳％，而第二函化矽 烷化合物將佔總函化矽烷濃度之丨〇〇_χ莫耳％。如在本文 中所應瞭解，在用複數種齒化矽烷化合物處理纖維素基材 時為促進形成聚矽氧樹脂，複數種齒化矽烷化合物之總鹵 化矽烷濃度可包含20莫耳％或20莫耳％以下之單鹵化矽 烧、70莫耳％或70莫耳％以下之單齒化石夕烧及二齒化石夕炫 (亦即田組合時單鹵化矽烧及二_化矽烧之總量不超過 莫耳/〇)及至少3 0莫耳％之三鹵化矽烷及四鹵化矽烷（亦即 田組合時二鹵化矽烷及四鹵化矽烷之總量佔至少30莫耳 0)在另貫施例中，複數種#化矽烷化合物之總齒化矽 烷濃度可包含30莫耳％至8〇莫耳％之三鹵化矽烷及/或四鹵 化石夕烧’或者50莫耳％至8〇莫耳0/〇之三自化石夕烧及/或四鹵 化矽烷。 156161.doc 201207009 舉例而言’在一例示性實施例中，第一齒化矽烧化合物 可包含三函化矽烷（諸如甲基三氯矽烷）且第二函化矽烷化 合物可包含二_化矽烷（諸如二曱基二氣矽烷第一及第 二鹵化石夕烧化合物（例如三_化梦烧及二_化石夕院）可組合 以使三鹵化矽烷可佔總鹵化矽烷濃度之X〇/〇，其中X為9〇莫 耳°/。至50莫耳。Λ、80莫耳％至55莫耳％或65莫耳％至55莫耳 /ί>。應注意’該等範圍意欲僅為例示性的且本質上不具限 制性，且可替代地利用其他變化或子集。 複數種#化矽烷化合物可以蒸氣或液體形式應用。或 者，複數種_化矽烷化合物以一或多種液體形式應用於纖 維素基材。特定言之，該複數種鹵化矽烷化合物各自（亦 即第一齒化矽烷化合物、第二齒化矽烷化合物及任何其他 鹵化矽烷化合物）可以液體形式單獨或與其他齒化矽烷化 合物組合應用於纖維素基材。如本文所使用，液體係指不 具有固定形狀之流體材料。在一實施例中，單獨或組合之 i化矽烷化合物本身可包含液體。在另一實施例中，各函 化矽烷化合物可以溶液形式提供（其中在處理纖維素基材 ，前將第-齒化矽烷化合物與溶劑組合)以產生或維持液 態。如本文所使用，「溶液」包含呈液態之__或多種_化 矽烷化合物及/或溶劑之任何混合物及/或組合。在該種實 施例中’自化㈣化合物最初可包含使得其與溶劑組合形 成液體溶液的任何形m —實施财，複數種南化石^ 烧化合物可以單—溶液形式提供（其中在處理纖維素基材 前將第-齒化石夕烷化合物及第二齒化石夕烷化合物與溶二且 15616I.doc -10- 201207009 合）。呈單獨或任何組合形式之複數㈣化㈣化合物可 藉此包含液體或包含與溶劑組合之任何其他狀態以包含液 體’從而將自化錢化合物以—或多種液體形式應用於纖 維素基材。因此，各種_化魏化合物可以—或多種液體 形式同時、依序或其任何組合塗覆於纖維素基材上。 人因而，在一實施例中，可藉由組合至少第一齒化石夕燒化 ^物（及任何其他自化矽烷化合物）與溶劑來製備齒化矽烷 溶液。溶劑定義為展現可忽略之與齒切烷或函化梦院副 產物之反應性且會溶解矽烷化合物（諸如氯矽烷）形成液體 溶液的物質，或提供維持均勻性持續足以處理纖維素基材 之時間的穩定_化矽烷化合物分散液的物質。適當溶劑可 為非極性溶劑，諸如非官能性矽烷（亦即不含反應性官能 基之矽烷，諸如四曱基矽烷）、聚矽氧、烷基烴、芳族烴 或具有烷基及芳族基團之烴；來自許多化學類別之極性溶 劑，諸如醚、酮、酯、硫醚、鹵化烴；及其摻合物。適當 溶劑之特定非限制性實例包括異戊烷、戊烷、己烷、庚 烷、石油醚（petr〇leum ether)、石油英⑴gr〇in)、笨曱 苯' 二甲苯、萘、α-甲基萘及/或β-甲基萘、乙醚、四氫呋 喃、二噁烷、甲基第三丁基醚、丙酮、曱基乙基酮、甲基 異丁基酮、乙酸曱酯 '乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲基硫 醚、一乙基硫醚、二丙基硫醚、二丁基硫醚、二氣曱烷、 二氣曱烷、氯苯、四甲基矽烷、四乙基矽烷、六甲基二矽 氧烷、八甲基三矽氧烷、六曱基環三矽氧烷、八甲基環四 矽氧烷及十甲基環四矽氧烷。舉例而言，在一特定實施例 156161.doc -11· 201207009 令’溶劑包含煙，諸如戍貌、己貌或庚炫。在另一實施例 中’合劑包含極性溶劑，諸如丙酮®其他例示性溶劑包括 甲苯、萘、異十二烷、石油醚、四氫呋喃（THF)或聚矽 氧。可經由任何可利用之混合機制組合至少第一齒化矽烷 化合物及第二齒化矽烷化合物以產生画化矽烷溶液。鹵化 矽烷化合物可與溶劑混溶或分散，以獲得均勾溶液/分散 液。 若複數種齒化矽烷化合物包含齒化矽烷溶液，則複數種 鹵化矽烷化合物將佔函化矽烷溶液之某一重量％。重量％ 特別指複數種画化矽烷化合物（例如第一齒化矽烷化合 物、第一齒化矽烷化合物及任何其他齒化矽烷化合物）之 重量相對於自化矽烷溶液（包括其中所使用之任何溶劑或 其他添加劑）之總重量。鹵化矽烷化合物於齒化矽烷溶液 中之例示性範圍包括大於〇重量％至4 〇重量％或者大於〇重 量％至5重量％、5重量％至1〇重量％、1〇重量％至15重量 %、15重量％至20重量％、2〇重量％至25重量％、25重量％ 至30重量％、30重量％至35重量％或35重量％至4〇重量〇乂。 如先則所扣出，此4範圍意欲僅為例示性的且不對本發明 造成限制。因此，其他實施例可併入鹵化矽烷化合物於纖 維素基材中之替代性重量％，儘管本文中未明確陳述。 提供複數種iS化矽烷化合物（分別、呈溶液形式或其組 合）後，用複數種函化矽烷化合物處理纖維素基材以使其 具有疏水性。術語「處理」（及其變化形式）意謂在適當環 境t將複數種齒化矽烷化合物以一或多種液體形式應用於 13616l.doc 12 201207009 =素基材，持續足量之時間以使複數種齒化石夕烧化合物 :透纖維素基材、與纖維素基材反應並鍵結至纖維素基 材。不欲受特定理論或機制束缚，複數㈣化石夕烧化合物 可與纖維素基材之·0Η官能基、纖維素基材内之水及/或其 :之其他上膠劑或其他添加劑反應形成聚矽氧樹脂。聚矽 氣樹脂係指齒化石夕烧化合物與纖維素基材及/或纖維素基 材内之水之駭應的任何產物，其使纖維素基材具有疏水 性。特定言之’能夠形成兩個或兩個以上鍵的齒化碎院化 合物可與沿纖維素基材之纖維素鍵分佈之經基及/或其中 所3之水反應形成部署於纖維素基材的間隙空間中且錯定 至纖維素基材之纖維素鏈的聚碎氧樹脂。若自切烧化合 物與纖維素基材内之水反應，則反應可產生取產物（其: X為來自齒化矽烷化合物之齒素）及矽烷醇。接著，矽烷醇 可進一步與齒化矽烷化合物或另一矽烷醇反應，產生聚矽 氧樹脂。不同反應機制實質上可在纖維素基材之基質十持 續，藉此處理具有適當厚度之纖維素基材之整個體積。 可以多種方式達成用複數種齒化矽烷化合物處理纖維素 基材。舉例而言，不欲受本文明確揭示之例示性實施例限 制，可藉由以下方式將齒化矽烷化合物應用於纖維素基 材：自喷嘴滴於纖維素基材上；經由一或多個喷嘴喷灑^ 纖維素基材之一或兩個表面上；傾倒於纖維素基材上；使 纖維素基材穿過所含量之複數種齒化矽烷化合物；或可塗 佈、改泡或以其他方式使複數種鹵化矽烷化合物與纖維素 基材實體接觸的任何其他方法。在一實施例中，若分別應 156161.doc -13- 201207009 用鹵化石夕烧化合物（例如不呈單一溶液形式），則第一齒化 矽烷化合物、第二齒化矽烷化合物及任何其他函化石夕燒化 合物可同時或依序或以任何其他重複或交替順序應用於纖 維素基材。同樣’在另一實施例中，若使用各別齒化矽烷 化合物及齒化矽烷溶液之組合，則齒化矽烷化合物及齒化 石夕烧溶液亦可同時或依序或以任何其他重複或交替順序應 用0 舉例而言，在一實施例中，若纖維素基材包含紙卷，則 紙張可在控制速度下展開且穿過處理區域，在該區域中將 複數種齒化矽烷化合物滴於該紙張之上表面上。紙張之速 度可部分視紙張厚度及/或將應用之函化矽烷化合物之量 而定’且可在1呎/分鐘（ft./min )至3〇〇〇 ft /min、1〇 ft./min·至 1000 ft./min.或 20 ft./min•至 5〇〇 ft/min 範圍内。 在一實施例中，在處理區域内，一或多個喷嘴將函化矽烷 溶液滴於纖維素基材之一或兩個表面上，以使纖維素基材 之一或兩個表面被_化石夕烧溶液覆蓋。 經鹵化矽烷化合物處理之纖維素基材接著可靜止、行進 或經歷其他處理以允許複數種齒化矽烷化合物與纖維素基 材及/或其中之水反應。舉例而言，為獲得適量反應時 間，可將，纖維素基材儲存於加熱、冷卻及/或濕度控制之 腔室中，且保持適當滯留時間，或可替代沿規定㈣行 進’其中調節路徑之長度以使纖維素基材在適合發生反應 之時間量内穿過規定路徑。 在一實施例中，該方法進一步包含在複數種齒化矽烷化 15616I.doc 14 201207009 «物應用於纖維素基材後將經處理之纖維素基材暴露於鹼 性化合物（諸如氨氣）。鹼性化合物係指能夠與鹵化矽烷水 解時所產生之酸反應並中和該酸的任何化合物。舉例而 °在實施例中，將鹵化矽烷化合物應用於纖維素基材 且穿過含有氨氣之腔室以使纖維素基材暴露於氨氣。不欲 受特定理論束缚，鹼性化合物可中和藉由將_化矽烷化合 物應用於.纖維素基材所產生之酸且進一步驅自函化石夕院化 合物、水及纖維素基材之間的反應完成。適用鹼性化合物 之其他非限制性實例包括有機鹼及無機鹼，諸如鹼土金屬 之氫氧化物或胺。在另一實施例中，可替代地使用任何其 他鹼及/或縮合催化劑全部或部分地替代氨且以氣體、液 體或溶液形式傳遞。在此上下文中，㈣吾「縮合催化劑」 係指可影響兩個矽烷醇基團或矽烷醇基團與烷氧基矽烷之 的反應以產生石夕氧烧鍵聯的任何催化劑。在又一實施例 中，纖維素基材可在應用複數種函化矽烷化合物之前、同 時或之後或其組合暴露於鹼性化合物。 為增加反應速率，亦可在應用函化矽烷化合物之後視情 況加熱及/或乾燥纖維素基材以在纖維素基材中產生聚矽 氧樹脂。舉例而言，纖維素基材可穿過乾燥腔室，在乾燥 腔室中向纖維素基材施加熱。在一實施例中，乾燥腔室可 匕s超過200 C之溫度。在另一實施例中，溫度可視纖維 素基材穿過乾燥腔室之速度、纖維素基材之厚度及/或應 用於纖維素基材之自化矽烷化合物之量而變化。在又一實 施例中，向纖維素基材提供之溫度可足以在纖維素基材退 156161.doc -15- 201207009 出乾無腔室時將其加熱至2 〇 〇 〇c。 纖維素基材經處理以使其具有疏水性後，疏水性纖維素 基材將包含來自如上文所論述之齒化石夕烧化合物與纖維素 基材及/或纖維素基材内之水之間反應的聚矽氧樹脂。聚 石夕氧樹脂可包含大於纖維素基材之〇重量。/q至纖維素基材 之1 〇重量。/〇中的任何百分比。重量％係指聚矽氧樹脂（來自 函化石夕燒溶液之反應）之重量相對於纖維素基材與聚矽氧 樹脂兩者之總重量。聚矽氧樹脂於纖維素基材中之其他範 圍包括0.01重量％至5重量％或〇」重量％至〇 9重量％。 不欲受特定理論束缚，咸信藉由以不同比率及量混合不 同鹵化矽烷化合物以形成齒化矽烷溶液，經複數種南化矽 烷化合物處理之纖維素產物可獲得部分基於所採用特定鹵 化矽烷化合物之類型及量的不同物理性質。舉例而言，如 本文所揭示用複數種齒化矽烷化合物處理纖維素基材之額 外益處為處理可引起纖維素基材之淨強化以及賦予疏水 性。纖維素基材之纖維素纖維内所形成之聚矽氧樹脂藉由 以化學鍵將纖維素纖維完全橋接至矽原子（經由與沿纖維 素鏈之一部分r_OH殘基反應）且藉由如上文所論述之在纖 維之間的間隙空間内形成聚♦氧樹脂網路來強化基材。詳 言之，該種聚矽氧樹脂可強化包含再循環纖維之纖維素基 材，其中再循環纖維之強度已由於因分解紙漿所致之纖維 素纖維長度降低而隨各次再循環降低。因而，函化矽烷化 合物不僅將向纖維素結構提供疏水性質，而且其他物理性 質（諸如濕撕裂強度及抗張強度）亦可因用函化矽烷化合物 156161.doc 16 201207009 處理而相對於未處理基材得到維持或改良。此外，進—步 相信，藉由以不同比率及量混合不同齒化石夕烧化合物以形 ^化㈣溶液，可增加“錢錢之沈積效率，從而 猎由在處理期間達成更大程度之i化㈣沈積而使得使纖 維素基材具有疏水性之方法更有效。 實例1 用各種鹵化錢溶液個別地處理纖維素基材（24 pt未上 膠牛皮紙㈣化錢溶液，其中第__化我化合 物包含甲基三氯矽烷且第二画化矽烷化合物包含二甲基二 氣石夕院4化钱溶液Μ切院化合物相對於總體=化 矽烷溶液（包括溶劑戊烷）之總重量為2 5(低處理程度）及 ι〇(咼處理程度）重量％(重量％)，且改變甲基三氣矽烷相對 於二曱基二氣矽烷之莫耳％比率。特定言之，改變氯矽烷 冷液中第一及第二齒化矽烷化合物之範圍以使第一 _化矽 烷化合物（甲基三氯矽烷）佔100莫耳％、8〇莫耳％或6〇莫耳 /〇。因此，鹵化石夕烧溶液分別進一步包含〇莫耳。/。、2〇莫耳 %或40莫耳％之第二函化矽烷化合物（二曱基二氣矽烷）。 藉由混合適量曱基三氣矽烷及二曱基二氣矽烷與作為溶劑 之戊烷來製備鹵化矽烷溶液。在約22°C及50°/。相對濕度下 k供紙張。在10 ft./min.至30 ft./min·之速度下饋入紙張， 同時用鹵化石夕统溶液在一側進行處理β 鹵化矽烷混合物之組成提供於表1中： 156l61.doc •17- 201207009 表ι·用於處理纖維素基材之代表性齒化矽烷組合物。 溶液 函化碎院(wt.%) 溶劑 相對濃度(mol %) MeSiCb Me2SiCl， 1(比較） 2.5 戊烷 100 0 2(比較） 10 戊烷 100 0 3 2.5 戊院 80 20 4 10 戊烷 80 20 5 2.5 戊烷 60 40 6 10 戊院 60 40 接著，經由Cobb上膠測試及浸潰於水中24小時來評估經 處理纖維素基材之疏水屬性。根據TAPPI測試方法丁441中 所述之程序進行Cobb上膠測試，其中將1〇〇 cm2紙張表面 暴露於100 mL 50°C去離子水3分鐘。報導值為每平方公尺 經處理纖維素基材所吸收之水的質量（g)(g/m2)。藉由將經 處理纖維素基材之6”x6"(l5_24 cmxl5.24 cm)紙片完全浸潰 於去離子水浴中持續統一時段（例如24小時）來進行浸潰測 試，水吸收量表達為重量增加百分比。藉由量測自紙張之 縱向及橫向剪切之1”（2.54 Cm)寬條帶的抗張強度進一步評 估紙張之強度性質。根據TAPP^j試方法T414中所述之程 序評估乾撕裂值及濕撕裂值。在22t下將經處理纖維素基 材浸泡在水中i小時’接著進行量測以獲得濕撕裂值二 試縱向及橫向上之強度性質。縱向係指當製造纖維素基材 時’紙張中之纖維-般因受進料穿過機器之方向的影響而 排列的方向。橫向係指垂直於紙張中之纖維一般排列之方 用單一 氣矽烷（甲基三氣矽烷）處理 之纖維素基材以及用 156161.doc •18- 201207009 氣矽烷混合物（曱基三氯矽烷及二曱基二氯矽烷）處理之纖 維素基材的疏水性及強度性質之評估結果提供於表2中： 表2.纖維素基材（未處理及經齒化矽烷溶液處理）之抗水性 及強度性質（其中MD表示縱向且CD表示橫向）》溶液由戊 烷傳遞 溶液 無 1 (比較） 3 5 2 (比較） 4 6 處理程度 (重量％) 未處理 紙張 2.5 2.5 2.5 10 10 10 紙張厚度 24 pt. 24 pt. 24 pt. 24 pt 24 pt. 24 pt. 24 pt Cobb 值(g/m2) 上面 666 57 56 56 48 48 51 背面 661 49 58 53 49 46 51 浸潰(24小時， 重量％) 154 54.4 55.4 55.2 54.7 53.3 56.0 張力(lbs.) MD 146 145 156 155 154 148 148 CD 48.7 47.3 47.7 49.8 46.2 49.9 49.9 乾撕裂值(g) MD 435 419 442 427 408 430 428 CD 564 497 518 537 520 548 517 濕撕裂值 MD 167 261 273 264 286 298 325 CD 165 320 292 299 320 321 354 總體上，經處理纖維素基材（表2)與未處理纖維素基材 相比展現更佳抗水性質。特定言之，未處理纖維素基材之 Cobb值超過660 g/m2。所有經處理纖維素基材（經溶液1、 2、3、4、5及6處理）展現實質上抗水性，Cobb值為約50 g/m2。根據浸潰結果可得出相同結論，其中經處理基材與 156161.doc •19- 201207009 f處理纖維素基材相比吸收實f上較少之水n主意， 引面（其中應用處理溶液）及背面（應用處理溶液之相對面） 之Cobb值幾乎相同。此結果說明處理溶液能夠渗透纖維素 基材之整個體積且使纖維素基材之整個體積具有抗水性。 抗張強度之評估結果顯示與未處理紙張相比，處理一般使 抗張強度增加。可見’對於用2 5重量％甲基三氯矽烷溶液 (比較’ 1)處理之紙張’未觀察到紙張之抗張強度得到改 良。然而，當用以2.5重量％應用之甲基三氣矽烷與二曱基 二氣矽烷之混合物處理（低處理程度，溶液3及5)時，觀察 到縱向（MD)上之張力值相對於未處理紙張及經2 5重量％ 曱基三氣矽烷之戊烷溶液（比較溶液1}處理之紙張增加6% 至8% »對於用溶液5處理之紙張，亦觀察到橫向（cd)上之 抗張強度相對於未處理紙張增加約2 %且相對於經比較溶 液1處理之紙張增加5〇/〇。當用更高濃度之甲基三氣矽烷與 一甲基一氯石夕烧混合物處理時，橫向（MD)上之強度相對於 未處理基材增加約2%且相對於經比較溶液2處理之紙張增 加8%。 一般而言，用甲基三氯矽烷與二甲基二氣矽烷之混合物 (/谷液3、4、5及6)處理紙張基材與僅用甲基三氯矽烷（比較 洛液1及2)處理對紙張之撕裂性質具有更有益影響。經溶 液3及5處理（低處理程度）之紙張相對於經比較溶液j處理之 紙張展現縱向乾撕裂強度改良2%至5%且橫向乾撕裂強度 改良4%至7%。對於咼處理程度，溶液4相對於比較溶液2 使縱向及橫向乾撕裂值改良5%，而溶液6相對於比較溶液 156161.doc -20- 201207009 2使縱向值改良5%。溶液3在低處理程度下使未處理基材 之縱向乾撕裂強度增加約2%，而比較溶液1使該值降低 4%。 * 知而σ所有纖維素基材樣品均顯示濕撕裂強度相對 於未處理基材增加。然而，用溶液6處理（高處理程度）使縱 向_ )上之濕撕裂強度改良9 5 %且使橫向（c d )上之濕撕裂 強度改良115%。相比之下，用溶液1(僅包含單一齒化石夕烧 化合物）處理分別僅獲得71%及94%改良。基於此等結果且 不欲受任一特定理論束缚，咸信添加二甲基二氣矽烷可改 進纖維素基材内及其中各處所形紅时氧樹脂之結構， 從而有助於增加纖維素基材之抗濕撕裂性。特定言之，咸 信相比於由單一函化矽烷化合物產生之相對較脆之樹脂， 增加二甲基矽烷氧基組分使聚矽氧樹脂之強度增加。因 而，若水使纖維素基材之纖維素纖維網路分解，則增加聚 矽氧樹脂之強度會使纖維素基材之濕撕裂強度增加。另一 方面，與包含單一齒化矽烷化合物之溶液1相比，用溶液3 處理（低處理程度）顯示改良之乾撕裂強度及抗張強度。因 而，諸如疏水性及強度之性質可基於諸如基材厚度、溶液 組成、不同il化矽烷化合物之數目及/或自化矽烷化合物 於函化矽烷溶液中之總體濃度的多種因素而獲得不同程度 的改良。因此，考慮此等變數允許基於特定要求來調整基 材性質。 實例2 亦使用愈加複雜之鹵化石夕烧混合物來處理24 pt牛皮紙β 156161.doc -21. 201207009 選擇相對於總體齒化矽烷溶液（包括溶劑戊烷）之總重量包 含2.5重量％(wt%)的此等齒化矽烷溶液以涵蓋與基材内之 水及甲醇基團反應形成交聯樹脂之齒化矽烷的平均官能度 範圍。若平均官能度為2或2以下，則僅形成線性聚合物及 养聚物《當平均官能度大於2時，可形成交聯結構。舉例 而言且不欲受任一特定理論束缚，當組分之平均官能度接 近而且大於2時，交聯材料或樹脂將可能為「柔軟」或可 彎材料。組分之平均官能度超過值2且達到3或4後，交聯 結構或樹脂可展現韌性、脆性或兩種性質。在此實例中， 選擇三甲基氣矽烷、二甲基二氯矽烷、甲基三氣矽烷及四 氣化矽之莫耳比以使平均官能度將處於21至3 7範圍内， 以便紙張内及各處所形成樹脂之性質在柔軟至韌性及脆性 範圍内。所得氣矽烷範圍為1〇至2〇莫耳％三甲基氣矽烷、 10至70莫耳％二甲基二氯矽烷、3〇至6〇莫耳％曱基三氯矽 烷及5至70莫耳％四氣化矽。處理溶液之各種組成提供於 下表3中： 表3.用於處理纖維素基材之代表性南化矽烷組合物 溶液 鹵化矽烷 (重量％) 溶劑 相對濃度(莫耳％) 平均官 SiClt MeSiCb Me2SiCl2 Me3SiCl 7 (比較） 2.5 戊烷 - 100 3 8 2.5 戊烷 - 30 50 20 2.1 9 2.5 戊烷 - 30 60 10 2.2 10 2.5 Ϊ5 戊烷 ：__ 5 30 ~~30~~ 70 ~~65~~ 2.3 ~2A~ 12 2.5 戊烷 10 30 60 2.5 13 2.5 戊烷 10 40 40 10 2.5 14 2.5 戊烷 10 50 30 10 2.6 15 2.5 戊-燒 10 60 20 10 2.7 156161.doc •22· 201207009 16 2.5 戊烷 20 30 50 2.7 17 2.5 戊烷 30 30 40 2.9~~" 18 2.5 戍院 40 40 20 3.2 19 2.5 戊烧 40 50 10 . 3.3 20 2.5 戍统 40 60 • 3.4 21 2.5 戊炫· 50 50 • 3.5 22 2.5 戊烧 60 40 _ 3.6 23 2.5 戊烧 70 30 - - 3.7 — 根據下表4及表5中所示之結果，可見經3種或3種以上氯 矽烷處理之紙張與經曱基三氯矽烷（單一氯矽烷，比較溶 液7)處理之紙張相比產生相似效能。C〇bb值大體等於或優 於使用洛液8至23處理之紙張。一般而言，用氯石夕烧處理 與未處理紙張相比使得紙張之縱向抗張強度增加。用曱基 二氯矽烷之2.5重量％溶液（比較溶液7)處理紙張使得縱向 上之抗張強度增加0.7%。除了溶液u以外，所有經溶液8 至23處理之紙張均展現在13%至79%範圍内之強度增加。 亦觀察到橫向上之張力值獲得改良。雖然對於經比較溶液 7處理之紙張未觀察到改良，但溶液8及溶液“至使強度 獲得在0.3%至5.2%範圍内之增加。 此實例進一步說明用氣石夕烧混合物而非單一氣石夕院（諸 如甲基二氯矽烷）處理纖維素基材之潛在益處。製造氣矽 烷之方法雖然以製造二甲基二氯矽烷為目標，但可產生廣 泛分佈之產物混合物。所需要之額外處理（通常涉及蒸餾） 可由此增加原材料成本。因為混合物可以較低成本獲得， 因此與使用單一純化氯矽烷相比，其可提供用於處理纖維 素基材之更經濟替代方案。此實例令所用組合物之範圍涵 蓋一定範圍之組分平均官能度，以顯示浸潰於紙張中之交 156161.doc •23- 201207009 聯樹脂（無論為「軟」抑或「硬」）對經處理紙張之性質的 影響。由此可選擇獲得純組分且以適當比率將其組合以實 現特定性質之特定改良。亦可靈活地且視情況以較低成本 獲得氯矽烷之粗混合物， ^ ^ t ^ ^ 3加，.且ΰ物中之適當氯矽烷以 獲得曰在賦予經處理基材 物。 灯心丨王μ的目標或理想組合 156161.doc •24· 201207009 (^«'Kr^Qu-T亟裟长啭αιΛί-ΰ-妹)娥^si'^^w(韧^起姨埏龟q*v-f趔^韧呦<)友砩♦费殲 52 63.6 68.7 jo <N CO (N m —^ |〇 61.9 ΙΓ> ^-Η 69.9 507 724 430 m (N in 61.7 ί—< 68.4 472 oo v〇 m 419 65.0 (Ν ν〇 »—Η 67.7 462 CO S m 1-H 63.4 孕 67.8 503 vo 00 m 399 Ο 65.9 〇\ ^Τ) τ—< 66.1 482 (N KT) OO m m a\ in (N 69.6 ν〇 ^Τί <Ρ·Ή 66.2 455 630 VO 432 00 79.3 ^-Η 68.1 487 608 372 414 7(比較） 61.9 CS ^-Η 67.0 502 1002 471 v〇 未處理紙張 700 VO 卜 1 1 们 67.0 510 724 235 254 溶液 紙張厚度(pt.) Cobb 值(g/m2) 上面 | V0 浸潰(24小時，重量％) 張力(lbs.) MD 8 乾撕裂值(g) MD 8 濕撕裂值 MD 8 156161.doc 25- 201207009 (返逛长<αυτ姐察长<αΙ^-&-秫)1趄_娥^趄^^》(韧^赵紱^备^视趔^韧^<)龙^^费镇.5< <s 89.2 〇〇 69.8 $ 735 m m <s <s 68.0 σ\ l〇 68.6 457 764 319 00 68.1 ι〇 68.8 500 454 412 (Ν 74.2 1-Η 70.7 507 T·^ 1-H CO 366 〇\ 74.3 CN ν〇 68.8 t-H 776 l〇 m 00 CN » 'Ν 00 68.2 <n Os CO 00 〇\ m cn 卜 64.9 r-H 67.2 »T) m On 382 ON 00 VO 66.8 m m r-H 67.1 464 670 m oo r—H 7(比較） 61.9 cs in v〇 502 1002 477 未處理紙張 700 VO Τ^Η 卜 1 1 1—H 1·^ VO 510 724 CO (N 254 溶液 紙張厚度(pt.) s Λ A υ 上面 vS 浸潰(24小時，重量％) 張力(lbs.) MD Q U 乾撕裂值(g) MD 8 濕撕裂值 1 8 156161.doc •26· 201207009 實例3 亦研究具有乙基、丙基或辛基取代基之矽烷，諸如亦用 於可能需要賦予基材以抗水性之其他應用（例如砌築保護) 中的矽烷。該等矽烷可分別經由三氯矽烷與乙烯、1_丙稀 • 或卜辛烯之鉑催化矽氫化來獲得。在製造此等化合物期間 - 可能會由於額外步驟以及由於鉑催化劑之高成本而產生額 外花費。在諸如處理纖維素基材之應用中降低使用此等材 料之總成本的途徑將為將其作為組分併入不太昂貴化學物 質之混合物中。此方法之另一益處在於，相對於用單—氣 矽烷處理之纖維素基材，可獲得效能增強。 類似於以上實例1，製備不同三氯石夕炫與二氯石夕燒之二 兀混合物。在表6中，顯示用於製備例示性處理溶液之辛 基二氯石夕烷（OctSiCl3)與二甲基二氯矽烷之比率。用表6中 之混合物處理纖維素基材之結果顯示於表7中。可見用 10重量。/。辛基三氣矽烷溶液處理紙張與未處理基材相比產 生顯著改良之Cobb值及濕撕裂值。然而，張力及乾撕裂值 降低。總體上，對於使用辛基三氣矽烷與二甲基二氣矽烷 之混合物（溶液25、26及27)處理纖維素基材觀察到相同趨 • 勢。經溶液26及27處理之紙張相對於比較溶液24展現在 . 2.5%至7.4%範圍内之縱向及橫向張力值增加。溶液25提供 如下益處：乾撕裂強度相對於比較溶液增加達4•❿洱撕 裂值顯著受益於併入辛基三氯石夕院與二甲基二氣石夕烧之混 合物的處理。用溶液27處理之紙張與比較溶液相比橫向濕 撕裂強度高7篇。用溶液2S、26及27處理使得縱向濕撕裂 156161.doc -27· 201207009 強度與比較溶液（24)相比增加2.5%至增加36%。 表6.用於處理纖維素基材之代表性自化矽烷組合物 溶液 鹵化矽烷(重量％) 溶劑 相對濃肩 U莫耳％) OctSiCl3 Me2SiCl2 24(比較） 10 戊烧 100 0 25 10 戊烧 80 20 26 10 戊烷 60 40 27 10 戊烧 40 60 表7.纖維素基材（未處理及經南化矽烷溶液處理）之抗水性 及強度性質（其中MD表示縱向且CD表示橫向） 溶液 無 24(比較） 25 26 27 紙張厚度 24 pt. 24 pt. 24 pt. 24 pt. 24 pt Cobb 值(g/m2) 上面 693 28 28 29 29 背面 696 31 29 29 29 張力(lbs.) MD 157 121 111 130 125 CD 69 55.3 51.4 58.0 56.7 乾撕裂值(g) MD 510 387 404 376 368 CD 724 559 416 481 468 濕撕裂值 MD 235 322 330 370 438 CD 235 408 384 403 440 用另一對氣矽烷丙基三氣矽烷（PrSiCl3)與二甲基二氯矽 烷製備之混合物（表8)相對於僅用丙基三氣矽烷處理之紙張 改良經處理紙張的性質（表9)。經混合物溶液29、30及31處 理之紙張的Cobb值與用比較溶液28處理紙張所獲得之值相 似。當用溶液29及31處理紙張時，相對於經28處理之紙 156161.doc • 28 · 201207009 張，濕撕裂值分別改良約17%及4.5%。 表8·用於處理纖維素基材之代表性南化矽烷組合物 溶液 鹵化矽烷(重量％) 溶劑 相對濃启 [(莫耳％) PrSiCl3 Me2SiCl2 28 (比較） 10 戊烷 100 0 29 10 戊烷 80 20 30 10 戊烷 60 40 31 10 戊烷 40 60 表9.纖維素基材（未處理及經齒化矽烷溶液處理）之抗水性 及強度性質（其中MD表示縱向且CD表示橫向） 溶液 無 28 (比較） 29 30 31 紙張厚度 24 pt. 24 pt. 24 pt. 24 pt. 24 pt Cobb 值(g/m2) 上面 693 34 34 38 36 背面 696 32 33 34 39 張力(lbs.) MD 157 153 129 145 135 CD 69 63.9 60.1 58.9 59.9 乾撕裂值(g) MD 510 520 418 445 436 CD 724 660 543 604 540 濕撕裂值 MD 235 446 523 425 466 CD 235 583 506 433 497 用另一對氣矽烷乙基三氣矽烷（EtSiCl3)與二乙基二氣矽 烷（Et2SiCl2)製備之混合物（表10)相對於僅經乙基三氣矽烷 處理之紙張改良經處理紙張的性質（表11)。使用溶液33、 156161.doc •29· 201207009 34及35處理與經比較溶液32處理之紙張相比使橫向張力值 改良4.4%至9.1 %。當使用33、34及35處理時，亦觀察到縱 向乾撕裂值改良22%至34%。溶液33及35相對於比較溶液 (32)分別使縱向濕撕裂值增加2.6%及11%。 表10.用於處理纖維素基材之代表性鹵化矽烷組合物 溶液 鹵化矽炫(重量％) 溶劑 相對濃肩 [(莫耳％) EtSiCl3 Et2SiCl2 32(比較） 10 戊院 100 0 33 10 戊烷 80 20 34 10 戍烧 60 40 35 10 戊烧 40 60 表11.纖維素基材（未處理及經函化矽烷溶液處理）之抗水 性及強度性質（其中MD表示縱向且CD表示橫向） 溶液 無 32(比較） 33 34 35 纸張厚度 24 pt. 24 pt. 24 pt. 24 pt. 24 pt Cobb 值(g/m2) 上面 693 43 44 44 46 背面 696 40 39 40 44 張力(lbs.) MD 157 149 135 130 120 CD 69 63.5 69.3 66.5 66.3 乾撕裂值(g) MD 510 461 561 618 561 CD 724 757 717 698 677 濕撕裂值 MD 235 390 432 387 400 CD 235 492 477 438 396 用另一對氣矽烷曱基三氣矽烷與二苯基二氣矽烷 (Ph2SiCl2)製備之混合物（表12)相對於僅經曱基三氯矽烷處 156161.doc •30- 201207009 理之紙張改良經處理紙張的性質（表13)。在此情況下，混 合物37、38及39之所有處理就紙張背面之Cobb值而言均改 良效能。使用溶液37、38及39處理與經比較溶液36處理之 紙張相比使紙張之橫向乾撕裂值改良9.7%至14%。當使用 37、38及39處理時，亦觀察到橫向濕撕裂值改良4.9%至 14%。 表12.用於處理纖維素基材之代表性鹵化矽烷組合物 溶液 鹵化矽烷(重量％) 溶劑 相對濃肩 U莫耳％) MeSiCla Ph2SiCl2 36(比較） 10 戊烷 100 0 37 10 戊烷 80 20 38 10 戊烷 60 40 39 10 戊院 40 60 表13.纖維素基材（未處理及經齒化矽烷溶液處理）之抗水 性及強度性質（其中MD表示縱向且CD表示橫向） 溶液 無 36(比較） 37 38 39 紙張厚度 24 pt. 24 pt. 24 pt. 24 pt. 24 pt Cobb 值(g/m2) 上面 693 44 47 44 50 背面 696 40 34 31 36 張力(lbs.) MD 157 136 127 122 124 CD 69 69.6 67.1 65.0 66.4 乾撕裂值(g) MD 510 504 442 449 495 CD 724 608 695 667 682 濕撕裂值 MD 235 486 407 427 456 CD 235 472 495 536 495 156161.doc -31- 201207009 如所顯不，特定混合物可改變經處理纖維素基材之不同 性質。由此可允許調整用於特定應用之最終產物。舉例而 §，在一些情況下，改良紙張之抗張強度可能較為重要。 如此可允許使用較低厚度（亦即較薄）之紙張且節約用於包 裝之重量》在另一實例中，一些應用可能對乾撕裂值或濕 撕裂值具有重要要求，且可能需要例如對紙張之特定方向 (縱向相對於橫向）進行特定改良。由此可藉由使用辛基三 氣矽烷與二甲基二氣矽烷之混合物替代辛基三氣矽烷來調 節此等效能性質。與丙基三氣矽烷相比，丙基三氣矽烷/ 二曱基二氯矽烷組合可實質上改變紙張之兩個方向上之濕 撕裂值。與僅經乙基三氣;6夕院處理之紙張相比，乙基三氣 矽烧/ 一乙基二氣矽烧組合可改變橫向張力值以及調節縱 向乾撕裂值及濕撕裂值。相對於曱基三氣矽烷，使用二苯 基二氣矽烷與甲基三氣矽烷之組合可改變C〇bb值、橫向乾 撕裂值及橫向濕撕裂值。由此用於處理纖維素基材之此等 及其他氣矽烷組合之選擇最終可由效能要求 '原材料成本 及可獲得性決定。 實例4 使用已知變數溶液濃度、溶液施用量及紙張進料速率自 應用於纖維素基材之氣矽烷之量計算沈積效率。可藉由將 樹脂轉化成單體烷氧基矽烷單元且根據「The Analytical
Chemistry of Silicones」，A. Lee Smith 編。c/zewica/
Analysis 第 112卷，Wiley-Interscience (ISBN 0·471-51624- 4)，第210-211頁中所述之程序使用氣相層析將其定量來測 156161.doc •32· 201207009 定經處理紙張中所含樹脂之量。接著，可藉由用紙張中樹 脂之量除以所應用之氯矽烷之量來確定沈積效率。 下表14列出甲基三氣矽烷與二曱基二氣矽烷之混合物中 的個別組分之沈積效率。單獨曱基三氣矽烷之沈積效率為 22.6%。藉由添加二甲基二氯矽烷，曱基三氯矽烷之沈積 效率增加至29.7°/。至56.1 %範圍内之值。如表15中所示，在 使用丙基三氣矽烷與二甲基二氣矽烷之混合物的情況下觀 察到相似結果。單獨丙基三氣矽烷之沈積效率為55.7%， 且在添加二曱基二氣矽烷下，變成64.6%及高達69.0%。即 使最初沈積效率為75.1%(表16)，當混合物中併入二曱基 二氯矽烷時辛基三氯矽烷亦經歷改良。添加第二氣矽烷使 效率猛增至76.1%至87.0%。將雙官能組分自二甲基二氣矽 烷轉換成二苯基二氣矽烷亦有助於甲基三氣矽烷之沈積效 率（表17)自22.6%增加至24.3%至38.2%範圍内之值。 表14.來自經於戊烷申含有甲基三氯矽烷及二甲基二氯矽 烷之10重量％溶液處理之紙張的個別氣矽烷組分之沈積 效率 溶液 相對濃度(莫耳％) 沈積效率(個別組分） 總體沈積效 率 MeSiCl3 Me2SiCl2 MeSiCl3 Me2SiCl2 37(比較） 100 __ 22.6% 22.6% 41 80 20 29.7% 37.4% 31.3% 42 60 40 43.7% 43.1% 43.5% 43 40 60 56.1% 45.3% 49.5% 156161.doc •33· 201207009 表15.來自經於戊烷中含有丙基三氣矽烷及二甲基二氣矽 烷之10重量％溶液處理之紙張的個別氣矽烷組分之沈積 效率 溶液 相對濃度(莫耳％) 沈積效率 總體沈積效率 PrSiCl3 Me2SiCl2 PrSiCl3 Me2SiCl2 28 (比較） 100 一 55.7% ~ 55.7% 29 80 20 64.7% 41.6% 62.1% 30 60 40 69.0% 45.6% 63.2% 31 40 60 64.6% 44.1% 56.0% 表16來自經於戊烷中含有辛基三氣矽烷及二甲基二氯矽 烷之10重量％溶液處理之紙張的個別氯矽烷組分之沈積 效率 溶液 相對濃肩 i(莫耳％) 沈積效率 總體沈積效率 OctSiCl3 Me2SiCl2 OctSiCl3 Me2SiCl2 24 (比較） 100 ~ 75.1% — 75.1% 25 80 20 76.3% 33.2% 72.0% 26 60 40 87.0% 41.7% 76.8% 27 40 60 79.1% 39.3% 63.6% 表17來自經於戊烷中含有甲基三氯矽烷及二苯基二氣矽 烷之10重量％溶液處理之紙張的個別氣矽烷組分之沈積 效率 溶液 相對濃肩 .(莫耳％) 沈積效率 總體沈積效率 MeSiCl3 Ph2SiCl2 MeSiCl3 Ph2SiCl2 36(比較） 100 — 22.6% — 22.6% 37 80 20 24.3% 91.1% 52.2% 38 60 40 28.7% 98.8% 74.2% 39 40 60 38.2% 97.8% 85.9% 156161.doc • 34·

Claims (1)

  1. 201207009 七、申請專利範圍： 1 · 一種用於使纖維素基材具有疏水性之方法，該方法包 含： 提供至少包含第一南化矽烷化合物及不同於該第一鹵 化石夕烧化合物之第二齒化石夕烧化合物的複數種齒化；g夕坑 化合物’其中該複數種齒化石夕烧化合物構成總函化石夕焼 濃度’該濃度包含20莫耳％或20莫耳％以下之單鹵化石夕 燒、70莫耳〇/〇或70莫耳％以下之單鹵化矽烷及二鹵化矽 烧、及至少30〇/〇之三彘化矽烷及四鹵化矽烷；及 用該複數種齒化矽烷化合物處理該纖維素基材，其中 該複數種齒化矽烷化合物以一或多種液體形式應用。 2·如請求項丨之方法，其中該複數種_化矽烷化合物各自 包 3 式 RnSiClmH(4.n_m) ’ 其中n=0至 3，m=l 至4，且 R 為含 有1至20個碳原子之烷基、芳基、芳烷基或烷芳基。 3. 如请求項1之方法，其中該等齒化矽烷化合物各自選自 甲基三氯矽烷、二甲基二氣矽烷、乙基三氯矽烷、二乙 基二氯矽烷、丙基三氯矽烷、二苯基二氯矽烷、辛基三 氯石夕垸及四氣石夕院。 4. 如請求項⑴中任一項之方法，其中該複數種齒化石夕烧 化合物以齒化矽烷溶液形式提供。 5. 如請求項4之方法，其中該齒化矽烷溶液進一步包含非 極性溶劑》 6_如請求項5之方法，其中該溶劑係選自異戊烷、戊烷、 己烧、庚烷及石油醚。 156161.doc 201207009 7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中該複數種自化矽烷 化合物構成總鹵化矽烷濃度，該濃度包含2〇莫耳％至95 莫耳％之三齒化矽烷。 8. 如請求項1至6中任一項之方法，其中該複數種鹵化矽烷 化合物構成總函化矽烷濃度，該濃度包含5〇莫耳％至9〇 莫耳％之三_化矽烷。 9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中該複數種齒化石夕烧 化合物構成總鹵化矽烷濃度，該濃度包含5莫耳％至95莫 耳％之四函化矽烷。 10. 如請求項1至8中任-項之方法，其中該複數種_化钱 化合物構成總#化矽烷濃度’該濃度包含50莫耳％至90 莫耳％之四鹵化石夕烧。 η·如請求Who中任-項之方法，其中該複數㈣化0 烷化合物進-步包含不同於該第一南化石夕貌化合物及該 第二齒化矽烷化合物之第三南化矽烷化合物。 α如請求項eu中任一項之方法，其進一步包含在用該 複數種函化石夕烧化合物處理後將該纖維素基材暴露於驗 性化合物。 13·如請求項12之方法，其中該驗性化合物包含氨氣。 14. 如請求項1至13中任一 含纸茫… 該纖維素基材包 物、澱粉、棉花或羊毛。 織 15. 如請求項1至13中 — 含紙張、卡紙板或盒紙板。@纖維素基材包 156161.doc 201207009 16 · —種疏水性纖維素基材，其包含： 90重量％至99.99重量％之纖維素基材；及 0.01重量％至10重量％之聚矽氧樹脂，其中該聚矽氧樹 脂藉由用至少包含第一_化矽烷化合物及不同於該第一 J 齒化矽烷化合物之第二齒化矽烷化合物的複數種ii化矽 烧化合物處理該纖維素基材而產生，其中該複數種鹵化 矽烷化合物以一或多種液體形式應用且構成總南化矽烷 濃度，該濃度包含20莫耳％或20莫耳。/。以下之單鹵化矽 烷、70莫耳％或70莫耳％以下之單鹵化矽烷及二鹵化矽 院、及至少30〇/〇之三鹵化石夕烧及四鹵化矽烧。 17. 如清求項16之疏水性纖維素基材，其包含99丨重量％至 99.9重量％之該纖維素基材及〇1重量％至〇 9重量％之該 聚矽氧樹脂。 18. 如請求項16或17之疏水性纖維素基材，其中該複數種鹵 化矽烷化合物各自包含式RnSiClmH(4 n m)，其中n=〇至3， m=l至4，且R為含有1至20個碳原子之烷基、芳基、芳烷 基或烧芳基。 19. 如請求項16或17之疏水性纖維素基材，其中該第一卤化 ‘ 石夕烧化合物係選自甲基三氣矽烷、二甲基二氣矽烷、乙 . 基二氯石夕烧、二乙基二氯矽烷、丙基三氯矽烷、二苯基 一氯石夕烧、辛基三氣石夕院及四氯石夕烧。 20·如請求項16至19中任一項之疏水性纖維素基材，其中該 複數種齒化；5夕烧化合物係以自化石夕烧溶液形式提供。 21，如請求項20之疏水性纖維素基材，其中該豳化矽烷溶液 156161.doc 201207009 進一步包含非極性溶劑。 22. 23. 24. 25. 如請求項16至21中任-項之疏水性纖維素基材， 纖維素基材為1密耳（mil)至15〇密耳厚。 如請求項16至21中任一項之疏水性纖維素基材 纖維素基材為5密耳至45密耳厚。 其中該 其中該 如請求項16至23中任一項之疏水性纖維素基材其中該 纖維素基材包含紙張、卡紙板、盒紙板、木材:、木； 品、牆板、織物、澱粉、棉花或羊毛。 如請求項16至23中任一項之疏水性纖維素基材，其中該 纖維素基材包含紙張、卡紙板或盒紙板。 Λ 156161.doc • 4- 201207009 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 156161.doc
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