发明内容
本发明要解决的问题
在专利文献1中,为了使二甲醚(DME)具有不易燃性,需要相对提高碳酸气的重量比。特别是,由于除尘器在倾斜状态下或者倒立状态下被使用,并且,为了吹飞尘埃等经常要进行连续喷射,因此,如果碳酸气的重量比小的话,则有可能难以持续在完全气化的状态下喷射。但是,并不容易将碳酸气以高的重量比混合到二甲醚(DME)中并在喷雾罐内保持均匀的混合状态,因此需要提高喷雾罐的耐压强度。此外,有时候会发生碳酸气先泄漏而造成制品的品质不稳定、或者损坏使用感等问题。
于是,本发明人进行了这样的研究:将二甲醚(DME)与碳酸气组合后形成的喷射剂保持在由粉碎后的纤维素纤维集合体构成的吸收体中。本发明的目的是提供一种高品质的喷雾制品,该喷雾制品不使用氟烃气体、替代氟烃等,而使用了臭氧层破坏系数和地球温暖化系数更低的、更便宜的喷射剂,而且提高了安全性和液体保持性能。
解决问题所采用的手段
权利要求1所述的发明是一种喷雾制品,该喷雾制品是在具备喷嘴的喷雾罐内至少填充有喷射剂和保持喷射剂用的吸收体的喷雾制品,其中,
作为喷射剂,使用的是二甲醚和碳酸气的混合物;并且
作为保持喷射剂用的吸收体,使用的是由粉碎后的纤维素纤维集合体构成的吸收体,该纤维素纤维含有45质量%以上的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维。
作为喷射剂成分的二甲醚(臭氧层破坏系数为0,地球温暖化系数为0.2)和碳酸气(臭氧层破坏系数为0,地球温暖化系数为1)均对地球环境的影响非常小。此外,通过混合具有不易燃性且蒸汽压高的碳酸气,可使喷射剂具有不易燃性,并可以获得提高喷射压力的效果。另外,通过以规定的比例含有规定长度以下的微细纤维素纤维,显著提高了由粉碎后的纤维素纤维集合体构成的吸收体的液体保持性能,并且在喷雾罐内吸收并保持喷射剂成分以防止漏液,因此,抑制着火的效果高,并且没有着色的担忧。
由此,可以提供这样的非氟烃的喷雾制品,该喷雾制品使用了对环境负荷小的、价格低的喷射剂以及液体保持性能优异的吸收体,从而大大提高了安全性,并且可以维持稳定的品质。
在权利要求2所述的发明中,所述喷射剂为将二甲醚和碳酸气混合后的混合液化气,并且所述碳酸气的重量比为0.1~30重量%。
通过使碳酸气的混合比例为0.1重量%以上,可获得防止在倒立状态下使用喷雾罐时发生漏液的效果。此外,可以使制品的压力大于或等于传统的喷射剂的压力(HFC152a为约0.50MPa),通过使碳酸气的混合比例为30重量%以下,可以将喷雾罐的内压保持在适当的范围内。
在权利要求3所述的发明中,所述喷射剂为将二甲醚和碳酸气混合后的混合液化气,并且所述碳酸气的重量比为2~30重量%。
通过使碳酸气的混合比例为2重量%以上,可提高防止在倒立状态下使用喷雾罐时发生漏液的效果。此外,可以使制品的压力大于或等于传统的喷射剂的压力(HFC134a为约0.58MPa),通过使碳酸气的混合比例为30重量%以下,可以将喷雾罐的内压保持在适当的范围内。
在权利要求4所述的发明中,所述吸收体成形为圆柱状。
吸收体可以形成为具有适合于喷雾罐内径的大小的圆柱状成形体,从而可以容易地填充于喷雾罐内、并保持稳定。
在权利要求5所述的发明中,所述吸收体成形为片材状。
由于片材状的成形体具有优异的形状自由度,所以可以容易地 以任意的形状填充到喷雾罐内。
在权利要求6所述的发明中,所述吸收体由纤维素纤维和热熔融粘附性树脂构成,其中所述纤维素纤维含有45质量%以上的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维。
如果将热熔融粘附性树脂混合到由纤维素纤维构成的吸收体中,则可以使纤维加热熔融,从而可容易成形。
在权利要求7所述的发明中,所述吸收体由纤维素纤维和热熔融粘附性树脂构成,其中所述纤维素纤维的比例为70~95质量%,并且所述热熔融粘附性树脂的比例为5~30质量%。
如果使纤维素纤维和热熔融粘附性树脂的共混比例在上述范围内,则可在不影响液体保持性能的条件下获得良好的成形性。
在权利要求8所述的发明中,将权利要求1至7中任意一项所述的喷雾制品用作除尘器。
本发明的喷雾制品可优选用作除尘器,从而可以提供兼具安全性和液体保持性能、并且价格低廉的非氟烃制品。
本发明的最佳实施方案
以下对本发明的喷雾制品进行详细的说明。
本发明的喷雾制品是在具备喷嘴的喷雾罐内至少填充有喷射剂和保持喷射剂用的吸收体的喷雾制品,其优选用于(例如)除尘器。
作为喷射剂,使用二甲醚和碳酸气的混合物,并且,所述保持喷射剂用的吸收体由粉碎后的纤维素纤维集合体构成。所述粉碎后的纤维素纤维含有45质量%以上的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维,其集合体可用作吸收性和液体保持性能均良好的吸收体。
作为喷射剂成分的二甲醚(DME),是由化学式CH3OCH3表示的最简单的醚,其为一种沸点为-25.1℃的无色气体,化学性质稳定,其饱和蒸汽压较低,在20℃下为0.41MPa、在35℃下为0.688MPa气压。因此,如果施加压力,则容易液化,所以不必使用液化气瓶那样的耐压强度高的容器,可以将其填充于耐压强度较低的金属制喷雾罐内而使用。
此外,所述的二甲醚(DME)的臭氧层破坏系数和地球温暖化系数均极小,分别为0和0.2。即使喷射到大气中,在大气中的分解时间也就几十小时左右,因此没有产生温室效应或臭氧层破坏的担忧,与传统的氟烃或替代氟烃相比,其可用作对环境负荷小的喷射剂。但是,在单独使用二甲醚(DME)作为喷射剂的情况下,由于二甲醚具有可燃性,如果在烟火附近使用的话有产生火焰的危险。
因此,在本发明中,通过将作为其它喷射剂成分的碳酸气混合到二甲醚(DME)中,可使得其具有不易燃性。碳酸气,即二氧化碳(CO2)为不易燃性气体,其沸点较低,为-78.5℃,并且其饱和蒸汽压较高,在20℃下为5.733MPa、在35℃下为约8.32MPa气压。此外,碳酸气容易溶解于二甲醚(DME)中,因此,作为混合液化气而填充后,使得产生火焰的危险性降低,同时可提高喷射压力。
此外,在本发明中,为了充分发挥该混合液化气的效果,将喷射剂保持在具有特定组成的保持喷射剂用的吸收体中。此时,优选的是,使混合液化气中的碳酸气的混合量以重量比计在0.1~30%的范围内。如果使碳酸气的混合量为0.1重量%以上,则通过与保持喷射剂用的吸收体组合,即使在倒立状态下使用时发生漏液的可能性也小,并且可使得制品的压力大于或等于传统的可燃性替代氟烃的压力(HFC152a:约0.50MPa)。因此,不管使用角度如何,都可以保持气化状态下的喷射,从而可以防止发生由着火引起的火焰。
另外,如果混合液化气中的碳酸气的混合量超过30重量%,则喷雾罐内的压力过高,使用目前的金属制喷雾罐时会产生破裂的危险性,而通过使混合量为30重量%以下,可以将喷雾罐的内压保持在合适的范围内。
优选的是,使碳酸气的混合量以重量比计在2~30%的范围内。通过使碳酸气的混合量为2重量%以上,可使得制品的压力大于或等于传统的不易燃性替代氟烃的压力(HFC134a:约0.58MPa),从而可以提高喷射时的使用感。更优选的是,使碳酸气的混合量在3~30重量%的范围内,通过使混合量为3重量%以上,可以获得比传统的喷射剂更高的制品压力,此外,防止在倒立状态下使用时发生漏液的 效果可以得到长期维持,从而可以提高安全性。
此外,与氟烃或替代氟烃相比,作为喷射剂成分的二甲醚(DME)和碳酸气非常便宜。特别是,喷射剂成分中的碳酸气不必是新制备的,而是与通常用于干冰等时的情况一样,可以二次利用在石油提纯等过程中作为副产物而产生的碳酸气、或者可以二次利用通常存在于大气中的碳酸气,因此在成本方面有利。另外,虽然碳酸气作为温室效应气体在向大气中排放时存在问题,但这仅限于石油化学制品在燃烧等时新产生大量废气的情况。本发明的喷雾制品通过利用已经存在的碳酸气,反而具有降低大气中的碳酸气含量的效果,即使在通过喷射而排放出碳酸气的情况下,对地球温暖化的影响(碳酸气的地球温暖化系数=1)也比传统的替代氟烃等的影响要小得多。
在本发明中,通过由特定的纤维素纤维集合体来构成保持喷射剂用的吸收体,提高了吸收体对作为喷射剂成分的混合液化气的吸收性和保持性能,并防止在使用状态下或保管时发生漏液,从而确保安全性。下面对该吸收体进行具体的说明。
本发明中所使用的吸收体,是以粉碎后的纤维素作为吸收体的主体,并且该纤维素纤维含有45质量%以上的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维。通过使纤维素纤维的纤维长度为0.35mm以下,并以纤维集合体的形式紧密地填充于喷雾罐内,从而可提高液体保持力。在纤维长度为0.35mm 以下的微细纤维素纤维少于45质量%的情况下,吸收体的吸收性能和液体保持力差,因此不能充分获得在喷雾罐倒立时防止发生漏液的效果。
此处,本发明中的“纤维长度”是指采用纤维长度测定仪FS-200(カヤ一ニ社制造)来测定的平均纤维长度。
本发明的吸收体中所含的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维,是通过采用机械或化学方法、或者这两种方法将作为原料的纤维素纤维粉碎而制成的。通过将纤维素纤维粉碎,可以获得表面积大的微小纤维,从而提高液体保持性能。
作为原料而使用的纤维素纤维,可以列举针叶树和阔叶树的漂白或未漂白的化学浆、溶解浆、废纸浆、还有棉花等任何一种原料的纤 维素纤维。通过将这些纤维素纤维进行适当的粉碎处理来获得规定的纤维长度,从而可用于本发明的吸收体中。其中,针叶树漂白牛皮纸浆(NBKP)和阔叶树漂白牛皮纸浆(LBKP)在吸收性和液体保持性能以及不引起液化气着色方面优异,因此优选使用。
此外,关于废纸浆,虽然存在着纤维的液体保持性能稍差、并且纤维上附着有印刷油墨等问题,但是具有成本低、对环境负荷小的优点。在使用废纸浆的情况下,为了获得所希望的液体保持性能,期望的是,增加纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的含量或填充量、或者采用后述的多种形状等。另外,也可将废纸浆与其他原料浆一起使用而不是单独使用。
作为原料纤维素纤维的机械粉碎法,主要采用高速冲击粉碎法(例如,采用旋转式粉碎机或喷射式粉碎机)、以及辊式破碎机粉碎法等。此外,由于纤维素为有机物,很柔软,因此仅进行机械粉碎处理难以获得微小的纤维素粒子,为了获得微小纤维素纤维,一般也采用将化学处理与机械粉碎组合的方法。
对化学处理与机械粉碎组合的方法进行说明。已知的是,一般来说纤维素由结晶区域和非结晶区域构成,并且非结晶区域对化学品具有易反应性。由此,作为化学处理,已知有这样的方法:例如通过与矿物酸进行反应而使非结晶区域溶析出来,从而获得以结晶部为主体的纤维素纤维。然后,通过将该以结晶部为主体的纤维素纤维进一步进行机械处理,可获得微细的纤维素粒子。具体来说,有这样的方法:将漂白浆轻度地进行酸水解,过滤洗涤后,干燥,粉碎,从而制备含有部分结晶区域的纤维素微粒。或者,也可采用这样的方法:将精制浆用盐酸或硫酸进行水解,仅留下结晶区域后再进行微粉化。
在本发明中,使用这样的经调整后的纤维素纤维:采用上述的机械方法或化学方法、或者化学和机械方法的组合方法来粉碎作为原料的纤维素纤维,从而使得纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维为45质量%以上。具体来说,在粉碎原料纤维素时,适当选择机械或化学方法来进行粉碎,使得纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的含有比例为45质量%以上。
此外,可以预先采用机械或化学方法进行粉碎,将粉碎后的纤维素纤维分级,从而使得纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的含量为45质量%以上,或者也可以分级后将纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维与其他任何的纤维素纤维混合,使得纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的含量为45质量%以上。
而且,在制备浆粕气流成网非织造布(Pulp Airlaid Nonwoven)时,由于在从袋式过滤器回收的纤维素纤维中含有大量的微细纤维素纤维,因此可将这些纤维素纤维作为原料或作为被混合的纤维素纤维而使用。据此,可以简化制备工序,因此优选。
构成本发明的吸收体的纤维素纤维集合体,只要其含有45质量%以上的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维,就可以不依赖粉碎方法而达到所希望的吸收性和液体保持性能,但是,作为可以容易地调节粉碎处理后的纤维素纤维的微细化、纤维宽度、纤维长度、以及保水力等特性的方法,也可使用湿式粉碎法。
作为制备纤维宽度微小的纤维素纤维的方法,已知有下述的将纤维素转化为微小纤维素的方法(该方法并不使纤维素的起始材料发生实质的化学变化),即,通过高压均匀化装置(高压均浆仪)来处理纤维素纤维悬浮液的方法,所述方法包括下列工序:使纤维素纤维的悬浮液通过小直径孔板,在至少3000psi压力差的作用下使得该悬浮液具有高速度,然后使其冲撞从而迅速减速,由此进行切断作用的工序;以及反复进行该工序而将纤维素悬浮液制成实质上稳定的悬浮液的工序(参见专利文献2和专利文献3)。
此外,作为通过由介质之间的速度差所产生的剪切力来有效地进行微小化的方法,还可通过介质搅拌式的湿法粉碎机来进行粉碎处理,该方法基于采用高压均匀化装置使纤维素纤维微小化的作用机理(解纤作用),特别是基于剪切作用、切断作用和摩擦作用(参见专利文献4)。
介质搅拌式湿法粉碎装置是这样的装置:通过使插入在固定的粉碎容器中的搅拌机以高速进行旋转,搅拌填充在该粉碎容器中的介质和纤维素纤维以产生剪切应力,从而进行粉碎。该装置有塔式、槽式、 流通管式、以及手动式等,可以使用任何的装置,只要是采用介质搅拌方式即可。其中,优选为砂磨机、超粘磨机(ultra visco mill)、戴诺磨(Dyno mill)、以及金刚石精磨机。
作为介质的种类,可使用玻璃珠、氧化铝珠、氧化锆珠、锆石珠、钢珠、以及二氧化钛珠等,作为介质的粒径,可使用平均粒径为0.1mm的微小粒径到平均粒径为6mm的大粒径。可根据所要求的微细纤维素纤维的物理性质,来适当地选择这些介质的种类和平均粒径、以及所使用的粉碎机的转数和处理浓度等处理条件。此外,作为处理方法,可使用分批式或连续式中的任何一种方法,也可串接数台装置,在第一阶段中进行粗处理而在后期阶段中进行微细处理。
列举阔叶树漂白牛皮纸浆作为纤维素纤维的例子时,未处理浆的纤维宽度为20~30μm,荷重时的平均纤维长度为约0.8mm,形状为平滑且扁平的圆筒形,还可以扭曲或弯曲。通过采用上述的粉碎装置等来处理如上所述的浆,可容易地获得含有大量的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的粉碎纤维素。可将如此获得的粉碎纤维素制成非常微细的纤维,例如,纤维宽度为0.15μm以下,并且数均纤维长度为0.25μm以下的纤维。
这样,微细纤维素纤维的纤维长度较短,因此其具有与通常的浆纤维不同的特性,并且吸收性能和液体保持力格外优异。据推测这是因为,随着纤维素纤维进行微细化,粘性变高,与水的亲和性增加,从而获得了保水能力变高的性质。
例如,用上述的介质搅拌式粉碎装置进行粉碎处理后的纤维素纤维,通常其保水力为210%以上,根据条件,也具有达到300%以上的能力。
与此相对的是,通常打浆后的纸浆的保水力低于上述保水力。例如,在精磨机中,将针叶树漂白牛皮纸浆(未处理的打浆度(freeness)为710ml,保水力为51%)用2%处理浓度进行打浆后,打浆度(根据TAPPI标准T227m-58来测定)为375ml、254ml、61ml、以及30ml的浆纤维的保水力分别为138%、151%、181%、以及195%。此外,在尼牙加拉式(Niagara)打浆机中,将针叶树亚硫酸牛皮纸 浆(未处理的打浆度为705ml、保水力为72%)用2%处理浓度进行处理后,打浆度为380ml、210ml、以及45ml的浆纤维的保水力分别为161%、182%、以及208%。
本发明的吸收体能够保持作为喷射剂的混合液化气,虽然不能基于保水力来直接比较液体保持能力,但是所述吸收体越微细、其保水力就越高,由此推测,对喷射剂成分的保持也有同样的趋势。
另外,保水力的测定是通过下述方法来进行的,所述方法为:在底部开孔的圆筒状离心管上,安装G3玻璃过滤器,并通过在3000G下离心处理15分钟以进行脱水处理,然后取出处理后的试样,测定纤维素试样的质量。然后测定在105℃下至少连续干燥5小时后的试样的干燥质量。保水力是这样获得的值:离心处理后的湿润状态的试样质量减去干燥试样质量,除以干燥试样质量,并乘以100。
本发明中所使用的保持喷射剂用的吸收体是由根据上述方法所获得的粉碎纤维素纤维的集合体构成,该粉碎纤维素纤维含有45质量%以上的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维。可任意选择向喷雾罐内填充纤维集合体的方法。因此,通过调节使得所获得的粉碎纤维素纤维含有所希望的微细纤维素纤维,并根据喷雾罐的大小,直接将规定量的粉碎纤维素纤维填充于喷雾罐内,从而可制成保持喷射剂用的吸收体。
此外,还可以通过预先将一定量的粉碎纤维素纤维集聚而形成纤维集合体。从加工性和生产性方面考虑,更优选将该纤维集合体作为保持喷射剂用的吸收体,并填充于喷雾罐内。作为纤维的集聚方法,可以将粉碎纤维素纤维填充于由具有规定的透气性的纸或非织造布等片材构成的袋子中,从而形成由纤维集合体构成的吸收体。通过将纤维填充于袋子中,可以制成具有预定形状的成形体,并可防止在制备过程中纤维发生散乱的现象。
具体来说,如果制成与喷雾罐的形状相适应的、其尺寸与喷雾罐内径相适合的圆柱状成形体,则不仅可以容易填充,而且在使用过程中也可以稳定地保持在喷雾罐内。
此外,通过加压等将粉碎后的纤维素纤维成形为规定形状以获得 纤维集合体,该纤维集合体可用作保持喷射剂用的吸收体。
在这种情况下,作为优选的吸收体形状,具体来说可以有片材状的吸收体。将粉碎纤维素纤维成形为片材状而获得的吸收体,可以直接填充于喷雾罐内,但是,由于其形状自由度优异,所以也可以适当地折叠,形成为粗细与喷雾罐内径相适合的卷筒状(圆柱形),然后再填充于喷雾罐内而使用。
另外,作为优选的吸收体形状,可以列举圆柱状的成形体。即,可以将粉碎后的纤维素纤维成形为粗细与喷雾罐内径相适合的圆柱状,然后填充于喷雾罐内而使用。
如上所述,为了使粉碎后的纤维素纤维直接成形为吸收体,需要将纤维相互结合。因此,为了获得这种吸收体,优选添加作为粘结剂的物质以进行成形。具体来说,将由水溶性树脂等构成的粘结剂通过喷雾等附着在粉碎后的纤维素纤维上,然后堆叠成片材状、或者采用在放入到成形模具内的状态下进行干燥的方法,可以获得上述吸收体。
可根据需要来适当地选择所使用的粘结剂。例如,可以使用水溶液型的粘结剂,例如,酪蛋白、海藻酸钠、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠盐、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸钠等;或乳液型的粘结剂,例如,各种乳液(聚丙烯酸酯、丙烯-苯乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物等)、苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶等,等等。
然而,如果采用上述方法,则纤维表面被粘结剂所包覆,因此与不使用粘结剂的情况相比,吸收体的性能有可能降低。
作为不使用粘结剂的方法,也可以将粉碎后的纤维素纤维与热熔融粘附性树脂混合并加热以使纤维相互熔融粘合,从而成形为所规定的形状。如果采用该方法,则除了纤维素纤维与热熔融粘附性纤维的粘合部分以外的其它纤维表面上不会附着有粘结剂等,因此吸收体的吸收性能不会降低。而且,生产性也优异,因此,优选用作形成吸收体的方法。
具体来说,在这种情况下,期望的是,纤维素纤维(其含有45 质量%以上的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维)的共混比为70~95质量%,并且热熔融粘附性树脂的共混比为5~30质量%。在热熔融粘附性树脂不足5质量%的情况下,构成吸收体的纤维之间的结合有时不充分,从而有可能成为产生大量纸粉等问题的原因。此外,如果热熔融粘附性树脂超过30质量%,则会发生吸收体的吸收性和液体保持性能受到妨碍的问题。
作为所使用的热熔融粘附性树脂,根据需要,可以使用任何的材料。例如,可以列举烯烃类纤维(聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等)、聚酯(PET)纤维、以及尼龙纤维等。此外,可以使用熔点不同的合成树脂组合后形成的复合纤维。作为复合纤维中的树脂的组合,可以列举PE/PP、PE/PET、PP/PET、低熔点PET/PET、低熔点PP/PP、尼龙-6/尼龙-66、PP/PVA、PE/PVA等,可任意选择其种类。另外,还可以使用将不同树脂并列纺织成并行复合纤维(side-by-side-typecomplex fiber)、以及纺织成低熔点树脂在外侧而高熔点树脂在内侧的芯鞘型复合纤维(sheath core type complex fiber)等。
作为热熔融粘附性树脂的形态,可以是粉粒状,但由于纤维状的热熔融粘附性树脂与纤维素纤维缠结,纤维更不容易脱落,从而仅用少量的热熔融粘附性树脂也可以将纤维相互熔融粘附在一起,因此更优选为纤维状。
另外,可以任意选择用作热熔融粘附性树脂的各种合成纤维的纤维长度和纤维直径,但是,通常可优选使用纤维长度为2~6mm、纤维直径为1~72dt(优选为1~5dt)的合成纤维。
在本发明中,吸收体的表面优选被表面板(surface sheet)所包覆。为了不妨碍吸收体的液体吸收性,该板使用具有透气性的片(例如,纸或非织造布等)。该板的基重优选为12~50g/m2。具体来说,作为非织造布,可以使用气流成网非织造布、热粘合非织造布、水刺非织造布、纺粘非织造布、热风非织造布和湿式非织造布等;作为纸,可以使用薄纸(tissue paper)、牛皮纸和绉纹纸等。在本发明中,特别优选使用薄纸、气流成网非织造布和纺粘非织造布等。
此外,作为用表面板进行包覆的方法,如上所述,可以将纸或非 织造布等片材形成为袋状,向该袋子中加入粉碎后的纤维素纤维的纤维集合体,从而可用作本发明的保持喷射剂用的吸收体。因为吸收体的整个表面被表面板所包覆,加工性良好,吸收体容易发挥性能,所以优选进行该方法。
另外,可以将粉碎后的纤维素纤维与热熔融粘附性纤维按所希望的共混比例进行混合,采用已知的成网法,成形为片材状的吸收体。此时,作为吸收体片材的表面板,可以使用如上所述的纸或非织造布等片材作为包覆吸收体表面的表面板。
可以使用下列成网法,例如,湿式造纸法、在空气中使原料分散以形成泡沫的方法即所谓的气流成网法(作为代表性的制备工艺,可以列举J&J法、K-C法、本州法(也称为kinocloth法)等)、梳棉法(carding method)等方法。
采用这些方法所形成的网,通过已知的热处理装置,将热熔融粘附性纤维的一部分熔化,从而将该熔融粘附性纤维相互粘合并且将纤维素纤维与热熔融粘附性纤维之间粘合,由此可以获得作为吸收体的片材状成形体。作为热处理装置,可以使用干燥装置(例如,空气穿透式干燥机、扬克式干燥机、多缸圆筒式干燥机等)、或者压延装置(例如,热压延装置、热压成型装置(thermal embossing device)等)等。
具体来说,作为采用成网法将吸收体成形为片材状的方法,可如下进行。首先,将表面板拉出到网式输送器上面,通过干式成网装置将纤维素纤维分离,从而得到这样的纤维素纤维,其含有45~100质量%的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维;将70~95质量%的该纤维素纤维与5~30质量%的热熔融粘附性树脂共混,将得到的物质在空气中进一步混合,然后将该混合物连续堆积在该表面板上以形成网。将另一个表面板拉出到该网的上面,以进行层积,并将该网在加热炉内加热从而使该网粘结。
本发明的喷雾制品特别优选用作将附着在各种机器上的尘埃等吹飞从而除去的除尘器。其用作除尘器时,为了获得用于将尘埃等吹飞所需的喷射压力,调整作为喷射剂的由二甲醚和碳酸气形成的混合 液化气的共混比例,并与保持喷射剂用的吸收体一同填充在所希望尺寸的金属制喷雾罐内而使用,其中所述保持喷射剂用的吸收体具有通过上述各种方法制造的所希望形状。
图1示出了适用于本发明的除尘器的构造的一个例子。图1(a)和图1(b)分别为除尘器的侧面图和侧面剖面图。如图所示,在喷雾罐1(在其头部侧面上设置有喷嘴11)内,容纳有保持喷射剂用的吸收体(特定吸收体2),所述吸收体是通过将含有45质量%的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的粉碎纤维素纤维填充到(例如)非织造布片材的袋状物中而形成的。特定吸收体2为其内径与喷雾罐1的内径几乎相同的圆柱状,其高度低于喷雾罐1的主体部分,从而在头部留有空隙。作为喷射剂的由二甲醚和碳酸气形成的混合液化气3,以保持在构成特定吸收体2的粉碎纤维素纤维中以及纤维之间的空隙中的状态,被容纳在喷雾罐1内。
适用于本发明的除尘器,由于使用了由二甲醚(DME)和碳酸气形成的混合液化气3(臭氧层破坏系数为0,地球温暖化系数为1以下)作为喷射剂,因此,使用时所导致的对地球环境的负荷小。此外,由于使混合液化气3保持在特定吸收体2中,因此液体保持性能非常高,并且使用角度不受限制,因此,即使在倾斜状态下或者倒立状态下使用时或保管时,发生漏液的危险性也小。另外,通过使用碳酸气,使得其具有不易燃性,从而可以调整到所希望的喷射压力,因此,尽管使用了可燃性二甲醚(DME),但是安全性却显著提高,并且使用感也优异。因此,可以以低价格来提供对地球环境友好的、非氟烃高品质的除尘器。
此处,参照图1(b)和图(c),对本发明的除尘器的液体保持性能进行说明。图1(b)为除尘器在正立状态下的图,作为喷射剂的混合液化气3由于自身重量而被吸收并保持在特定吸收体2的下部。在使除尘器由该状态转变为图1(c)所示的倒立状态的情况下,特定吸收体2(其含有45质量%以上的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维)吸收了作为喷射剂的混合液化气3而膨胀,从而基本上固定在喷雾罐1内而不动,由此可以维持相当于图的下方位置的喷 嘴11周围的空间。此外,与内压相对应的液化气存在于喷嘴11周围的空间内,并且,保持在特定吸收体2中的混合液化气3只是沿着纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维极缓慢地移动,因此在倒立状态下使用时,从喷嘴11发生漏液的危险性小。
与此相对的是,如图2(a)所示,未使用吸收体的传统除尘器如果呈倒立状态的话,则液化气3在喷雾罐1内可以容易地移动而从喷嘴11漏液。如图2(b)所示,即使在倾斜状态(例如45°)下使用时,根据使用角度或液化气3的量,漏液的危险性高,从而安全性降低。即使在使用吸收体的情况下,如果长时间地维持倒立状态,则液化气移动到下方,从而同样可能会发生漏液。
另外,在本发明中,在将混合液化气3填充到特定吸收体2中的情况下,优选的是,制造预先将碳酸气溶解在二甲醚(DME)中而得到的混合液化气3,并使该混合液化气3吸收在容纳于喷雾罐1内的特定吸收体2中。由此可以将作为喷射剂成分的二甲醚(DME)和碳酸气均匀地保持在整个特定吸收体2中,从而具有抑制碳酸气先从喷雾罐1泄漏的效果。优选的是,如果采用将液态DME混合到超临界状态的二氧化碳中的制备方法,则可以抑制在制备时的气化从而可以维持规定的混合比例。
此外,还可以形成这样的构造:将具有保持碳酸气作用的无机多孔材料容纳在喷雾罐1内或者与特定吸收体2形成一体。由此可以进一步提高抑制碳酸气泄漏的效果。
因此,根据本发明,可以提供一种非氟烃的喷雾制品,该喷雾制品通过使用对环境负荷小的且价格低的喷射剂、以及液体保持性能优异的吸收体,从而大大提高了安全性,并且可以维持稳定的品质。
本发明的喷雾制品优选用作除尘器,当然也可以用于其它制品中。
实施例
下面基于用于确认本发明效果而进行的实施例,对本发明进行更详细的说明。
<实施例1>
(1)微细纤维素纤维的制备
将市售的阔叶树漂白牛皮纸浆(LBKP)用水制成浓度为1.5%的悬浮液,然后采用装有125ml、平均粒径为0.7mm的玻璃珠作为介质的六缸式砂磨机(Imex社制造,处理容量为300ml),在搅拌机的旋转数为2000rpm、处理温度调节为约20℃的条件下,对120g该悬浮液进行湿式粉碎40分钟。
此外,处理之前的市售LBKP的纤维长度为约0.61mm、纤维宽度为20μm、保水力为44%。相比之下,处理之后的纤维素纤维的数均纤维长度为0.25mm、纤维宽度为1~2μm、保水力为288%,通过湿式粉碎处理,可获得这样的粉碎纤维素纤维,其含有大量的纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维。
(2)保持喷射剂用的吸收体的制备
采用干式解纤装置,将市售的LBKP进行解纤,从而获得纤维素纤维,将55质量%的该纤维素纤维、以及45质量%的粉碎纤维素纤维(其含有大量的上述(1)中所获得的微细纤维素纤维)进行共混后,将85g该纤维填充到以18g/m2的热粘合非织造布(福助工业社制造,商品名:D-01518)为材料的筒状的袋子里,从而获得直径约6.3cm的略呈圆柱状的吸收体。
此处,对相对于构成吸收体的整体纤维素纤维而言,纤维长度的分布进行检查,发现纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的比例为48质量%。
<实施例2>
根据与实施例1相同的方法来获得保持喷射剂用的吸收体,不同之处在于使微细纤维素纤维的共混比例为60质量%。
此外,相对于构成该吸收体的整体纤维素纤维而言,纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的比例为72质量%。
<实施例3>
采用干式解纤装置,将市售的LBKP进行解纤,并将所获得的纤维素纤维分级,从而获得含有45质量%的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的纤维素纤维。使用该纤维素纤维,根据与实施例1 相同的方法来获得保持喷射剂用的吸收体。
<实施例4>
采用干式解纤装置,将市售的LBKP进行解纤,并将所获得的纤维素纤维分级,从而获得含有60质量%的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的纤维素纤维。使用该纤维素纤维,根据与实施例1相同的方法来获得保持喷射剂用的吸收体。
<实施例5>
采用干式解纤装置,将市售的LBKP进行解纤,并将所获得的纤维素纤维分级,从而获得含有45质量%的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的纤维素纤维。将70质量%的该纤维素纤维与30质量%的热熔融粘合性纤维(PE/PET芯鞘型热熔融粘合性纤维,纤维长度为5mm,纤维直径为2.2dt,CHISSO公司制造,商品名:ETC)共混,将该共混物在空气中均匀混合,然后通过气流成网式成网机,随着气流,下落堆积在位于被拉出到运行的连续不断的网状输送器上面的表面板(薄纸,14g/m2,厚度为0.15mm,NITTOKU公司制造)上。
将与上述的表面板相同的另一个表面板层积在其上,从而形成网,使该网通过温度为138℃的空气干燥器,并通过压制而获得340g/m2的吸收体片材。进一步将所获得的吸收体片材制成无芯式卷绕状(直径约6.3cm的圆柱形,85g),从而获得保持喷射剂用的吸收体。
<实施例6>
采用干式解纤装置,将市售的LBKP进行解纤,并将所获得的纤维素纤维分级,从而获得含有45质量%的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的纤维素纤维。将70质量%的该纤维素纤维与30质量%的热熔融粘合性纤维(PE/PET芯鞘型热熔融粘合性纤维,纤维长度为5mm,纤维直径为2.2dt,CHISSO公司制造,商品名:ETC)共混,将85g该纤维放入到直径为6.3cm、高度为17cm的圆筒状成形模具内,通过加压加热进行成形,从而获得圆柱状的保持喷射剂用的吸收体。
<实施例7>
采用干式解纤装置,将市售的LBKP进行解纤,并将所获得的纤维素纤维分级,从而获得含有45质量%的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的纤维素纤维。通过气流成网式成网机,随着气流,将该纤维素纤维下落堆积在运行的连续不断的网式输送器上,从而形成40g/m2的网。利用气刀喷嘴,将EVA系水性粘结剂液体喷洒到该网上,使得固体成分为7g/m2,同时用抽吸装置从网式输送器的下侧进行抽吸。
进一步使喷洒有该粘结剂的网穿过气氛温度设定为170℃的箱式热风干燥机的内部,使得纤维之间相互结合。将该网翻过来,在最初喷洒有粘结剂一面的反面上,同样喷洒粘结剂,并使其穿过热风干燥机的内部,从而获得40g/m2的吸收体片材。进一步将所获得的吸收体片材制成无芯式卷绕状(直径约6.3cm的圆柱形,85g),从而获得保持喷射剂用的吸收体。
<实施例8>
采用干式解纤装置,将废报纸进行解纤,从而获得含有50质量%的微细纤维素纤维(纤维长度为0.35mm以下)的纤维素纤维。根据与实施例1相同的方法,将85g该纤维素纤维填充到非织造布制的袋子中,从而获得吸收体。
<比较例1>
采用干式解纤装置,将市售的LBKP进行解纤,并将所获得的纤维素纤维分级,从而获得含有20质量%的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的纤维素纤维。使用该纤维素纤维,根据与实施例1相同的方法来获得保持喷射剂用的吸收体。
<比较例2>
采用干式解纤装置,将废报纸进行解纤,从而获得含有40质量%的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的纤维素纤维。将75g该纤维素纤维铺满在非织造布上形成垫子状,并将其对折而制成圆柱形,用订书机固定后,将其作为吸收体。
<比较例3>
与比较例2一样,将废报纸进行解纤,从而获得含有40质量%的 纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的纤维素纤维,使用85g该纤维素纤维,采用与比较例2相同的方法来获得吸收体。
使用这些实施例和比较例中所获得的保持喷射剂用的吸收体,并将其分别与由二甲醚(DME)和碳酸气形成的混合液化气(其作为喷射剂)一起填充到喷雾罐内,从而制备除尘器,然后根据以下方法进行评价。其结果示于表1。
<漏液评价试验>
在形状与市售除尘器的喷雾罐相同的容器(外径为66mm,高度为20cm)内填充实施例和比较例中所获得的保持喷射剂用的吸收体,进一步填充350ml的由二甲醚(DME)和碳酸气组成的混合液化气(二甲醚(DME):98重量%,碳酸气:2重量%),并静置24小时。然后,使该容器倒立而进行喷气,测量直到喷嘴部分发生漏液时为止的时间。
直到发生漏液时为止的时间为20秒以上的吸收体可以用于除尘器,用O来表示。此外,在不足20秒的时间内发生漏液的吸收体不能用于除尘器,用×来表示。
<变色评价>
在开发气溶胶用的实验玻璃瓶内,放入实施例和比较例中所获得的保持喷射剂用的吸收体以及二甲醚(DME)并密封,于常温下静置2周。然后评价是否有DME的着色。
如表1明显可见,实施例1~8的除尘器(其使用了含有45质量%以上的、纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的纤维素纤维集合体作为保持喷射剂的吸收体),在倒立状态下均可以保持喷射20秒以上而不漏液。这表明,其用于通常的除尘目的时,具有充分的性能,据信这是因为:含有可燃性气体的喷射剂被点着是由于喷射时液化气未完全气化造成的;通常使用时,每次的喷射时间几乎不会为20秒以上,特别是连续喷射30秒以上时,由于气化热导致温度降低,难以用赤手抓住罐。因此,可制得这样的除尘器,其喷射角度自由、由漏液所致的发生火焰的危险性小、安全性高并且使用感优异。
与此相对的是,在比较例1~3中(在构成吸收体的纤维素纤维中, 纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维的含量不足45质量%),在2~8秒内发生了漏液。其中,使用了以废报纸作为原料的传统的吸收体的比较例2和3中,特别是吸收体含量少的比较例2,从开始喷射到发生漏液之间的时间更短。此外,在以废报纸作为原料的比较例2和3中,还发生了着色。
下面,改变作为喷射剂的二甲醚(DME)和碳酸气的共混比例,并使用各种吸收体来制造除尘器,对所制造的除尘器进行内压测定和可燃性评价,其结果示于表2。
(1)喷射剂的制备
如表2所示,将碳酸气的共混比例在0~30重量%的范围内进行改变,从而制备由二甲醚(DME)和碳酸气的混合液化气所构成的喷射剂(试样1~14)。
(2)除尘器的制造
采用干式解纤装置,将市售的LBKP进行解纤,并将所获得的纤维素纤维分级,然后进行调节使得纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维为45质量%。此外,采用相同的方法,获得含有60质量%的微细纤维素纤维的纤维素纤维。将85g所获得的纤维素纤维填充到非织造布制袋子中而形成圆柱状,从而获得各个保持喷射剂用的吸收体。
将所获得的吸收体填充到喷雾罐内,并向其中进一步填充(1)中的试样1~14的喷射剂,共计为350ml,从而分别制得除尘器。
(3)比较用除尘器的制造
为了比较,将废报纸解纤后得到的纤维75g和85g分别填充到非织造布制袋子中,并将其对折,用订书机固定,从而制造吸收体。微细纤维素纤维(纤维长度为0.35mm以下)的含量均为40质量%。根据与(2)相同的方法,将该吸收体分别填充到喷雾罐内,并向其中进一步填充(1)中所获得的试样1~14的喷射剂,共计为350ml,从而制得除尘器(传统吸收体)。此外,仅将总共350ml的(1)中所获得的试样1~14的喷射剂填充到喷雾罐内,而不填充吸收体,从而制得除尘器(无吸收体)。
(测定内压的方法)
将作为试样的除尘器在25±0.5℃的高温水槽中浸渍30分钟,然后除去除尘器的喷射按钮,将阀杆(stem)以气密的方式插入到压力计(JISB 7505波登管式压力计)的插入口中,并读取压力数值到小数点后1位。
(可燃性评价)
关于可燃性评价,在使试样的除尘器保持正立或者倒立的状态下,按照日本气溶胶工业协会(Aerosol Industrial Association of Japan)的火焰长度测定方法进行测定,当未观察到火焰时,用◎来表示;当火焰长度不足20cm时,用O来表示;当火焰长度为20cm~40cm时,用△来表示;当火焰长度为40cm以上时,用×来表示。
火焰长度测定方法如下述(1)~(4)所示。
1)在24~26℃的恒温水槽中浸渍30分钟,使得试样除尘器的内容物温度为24~26℃,并将试样除尘器的喷嘴设置在距离试验装置的燃烧器15cm的位置处。
2)将燃烧器的火焰长度调节为大于或等于4.5cm而小于或等于5.5cm,并调节燃烧器的高度,使得被喷射的内容物的下部穿过燃烧器火焰上部的1/3。
3)测量者离火焰的侧面1.5m,并位于预计火焰的尖端和末端,并使眼睛的高度与喷嘴的水平面一致。
4)按压喷射按钮,在喷射状态最好的条件下喷射,5秒钟后,使火焰的尖端和末端垂直下降,并测定火焰的水平距离作为火焰长度(单位为cm)。测定火焰长度重复3次。
另外,分别在内容物的量未减少的喷射初期状态下、内容物的量减到50%时的喷射中期状态下、以及内容物减到80%而剩余内容物为20%时的喷射晚期状态下,测定火焰长度。
在表2中,将(2)中所制造的除尘器的燃烧试验结果以“使用吸收体”来表示。如表2明显所示,随着混合液化气中碳酸气的混合量增加,制品的压力升高,抑制漏液的效果提高。此外,使用了本发明的吸收体的除尘器即使在混合液化气中碳酸气的混合量较少的范围 下,正立状态和倒立状态下的燃烧试验结果也无差异,由此可知其液体保持性能优异。
另外,在构成吸收体的纤维素纤维中,纤维长度为0.35mm以下的微细纤维素纤维分别为45质量%和60质量%的纤维素纤维均获得了同样的结果。
具体来说,如果碳酸气的混合量以重量比计在0.1%以上的范围内,则在正立状态以及倒立状态下,喷射初期的可燃性评价均为O,由此获得抑制发生火焰以提高安全性的效果。此外,可以获得超过传统的可燃性替代氟烃(HFC152a:约0.50MPa)的制品压力。如果为2重量%以上,则获得与传统的不易燃性替代氟烃(HFC134a:约0.58MPa)相同或更高的制品压力。如果为3重量%以上,则喷射初期以及中期的可燃性评价均为O,安全性提高。
与此相对的是,用于比较而制造的除尘器(不使用吸收体、或者使用了传统的吸收体),在倒立状态下的可燃性评价比正立状态下差。一直到混合液化气中碳酸气的混合量超过5重量%,可燃性评价均为×,因此在倒立使用时的安全性方面存在问题。另外,在不使用吸收体的除尘器和使用了传统吸收体的除尘器中,虽然使用了传统吸收体的除尘器的直到发生漏液之前的时间略长一些,但该差异并没有达到影响评价结果的程度。
[表1]
[表2]
附图的简单说明
[图1]图1示出了适用于本发明的除尘器的构造的一个例子,(a)、(b)和(c)分别为除尘器的侧面图、正立状态的侧面剖面图和倒立状态的侧面剖面图。
[图2]图2示出了传统的除尘器的构造的一个例子,(a)、(b)、(c)分别为除尘器的正立以及倒立状态的侧面剖面图、倾斜状态的侧面剖面图。