JP2005307379A - ワイピング用具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来のマイクロファイバー使いのワイピングクロスよりも拭き取り性に優れ、しかも対象物を傷つけにくい優れたワイピング用具を提供するものである。
【解決手段】有機ポリマーからなり数平均による単繊維直径が１〜５００ｎｍであるナノファイバーを含むワイピング用具。
【選択図】なし

Description

本発明は、従来のマイクロファイバー使いのワイピングクロスよりも拭き取り性能が高く、しかも対象物を傷つけにくい、優れた性能を有するワイピング用具に関するものである。

単繊維直径が２〜５μｍのマイクロファイバーは、従来からめがね拭きやレンズ、電子機器のディスプレイ用のワイピングクロスに好適に利用されている。最近では、さらに布帛の緻密化により拭き取り性や寸法安定性を向上させるため、マイクロファイバーと高収縮糸の混繊糸からなるものも提案されている（特許文献１）。

しかし、従来のワイピングクロスはワイピング操作により、対象物によっては、対象物そのものを傷付けやすい場合があった。さらに、日常生活中のワイピングでは、ワイピング中にワイピングクロスと対象物の間に異物が混入し、さらに大きなスクラッチ傷を作りやすいものであった。このため、適用範囲がメガネや家庭用デジタルビデオカメラの液晶画面などに限定されており、例えばコンタクトレンズや銀製品などの柔らかで傷つきやすい対象物には適用できないという問題があった。さらに対象物中の微細な凹凸に入り込んだ汚れに対しての拭き取り性も充分とは言えないものであった。

従来のマイクロファイバーは単繊維直径が２〜５μｍ程度であり、対象物に押しつけた場合、対象物表面に応力集中が起こりやすいことが傷を付けやすい一因と考えられる。また、ワイピングクロスと対象物の間に異物が混入した場合は、さらに異物が押しつけられるため、異物により研磨している状態となり、スクラッチ傷が発生しやすいと考えられる。また、対象物のミクロンレベルの凹凸に汚れが入り込んでいる場合は、凹凸のサイズよりもマイクロファイバー単繊維が小さいとしても、マイクロファイバーの曲げ剛性がまだ大きく、凹凸に沿ってたわんで入り込めないため、汚れを掻き出せないものと考えられる。

以上の問題点より、従来のマイクロファイバーよりも応力を分散しやすく、しかもしなやかな繊維からなるワイピング用具が求められていた。
特開平９−１９３９３号公報（１〜６ページ）

本発明は、従来のマイクロファイバー使いのワイピングクロスよりも拭き取り性に優れ、しかも対象物を傷つけにくい優れたワイピング用具を提供するものである。

上記目的は、有機ポリマーからなり数平均による単繊維直径が１〜５００ｎｍであるナノファイバーを含むワイピング用具により達成される。

本発明のナノファイバーからなるワイピング用具により、従来のマイクロファイバー使いのワイピングクロスよりも拭き取り性に優れ、しかも対象物を傷つけにくい優れたワイピングが可能となり、コンタクトレンズや銀製品、宝飾品など、繊細で柔らかな物をワイピングすることができる。

本発明で言うワイピング用具とは、対象物の汚れを拭き取る用具のことを言い、具体的な形態としてはワイピングクロスやブラシ、ワイピング棒等が挙げられる。また、対象物としては、人間以外のものであれば何でも対象となり得る。より、具体的に柔らかで傷つきやすい材料としては、真珠や珊瑚などの宝石類、また金、銀、アルミなどの金属類、またポリマー製品類などモース硬度の低い材料、また漆や塗料などの剥がれやすいものを挙げることができる。また、細かな物として、コンタクトレンズなどのレンズ類、宝飾品、食器類、光ファイバーなどの通信設備や情報伝達設備のコネクター部などが挙げられる。また、表面形状に溝が多い物としては、研磨仕上げしたガラス類や金属類、また焼き物などを挙げることができる。また、ワイピング中に異物を混入し易い対象としては、車輌外装や車輌のガラス類、またカメラのレンズや液晶画面、またコンタクトレンズやＩＣカードの読み取り機など屋外で使用する機会が多い物が挙げられる。

また、本発明のワイピング用具においては、ワイピング機能は主としてナノファイバーが担当するものである。ワイピング用具は、例えばワイピングクロスのようにナノファイバーを含む布帛からだけで成り立っていても、ブラシのように用具の一部にナノファイバーが搭載されている物でも良い。

本発明で言う有機ポリマーとは、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、生体ポリマーなどが挙げられるが、成形性の点から熱可塑性ポリマーが好ましい。また、熱可塑性ポリマーとしては、ポリエステルやポリアミド、ポリオレフィン等が挙げられる。また、ポリマーの融点は１６５℃以上であるとナノファイバーの耐熱性が良好であり好ましい。例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）は１７０℃、ＰＥＴは２５５℃、Ｎ６は２２０℃である。また、ポリマーには粒子、難燃剤、帯電防止剤等の添加物を含有させていても良い。またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていても良い。

本発明で言うナノファイバーとは単繊維直径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の単繊維のことを言うものである。

本発明では、数平均による単繊維直径が１〜５００ｎｍのナノファイバーをワイピング用具に含むことが重要である。繊維のしなやかさは単繊維直径に大きく影響され、曲げに対する抵抗力の指標となる断面二次モーメントは直径の４乗に比例するため、単繊維直径が１／１０になれば断面二次モーメントは１万分の１となる。すなわち、単繊維直径が１／１０になれば、しなやかさは１万倍と考えることができる。この観点から、ナノファイバーの数平均による単繊維直径はより小さい方が好ましく、好ましくは２５〜２００ｎｍ、より好ましくは３０〜１００ｎｍ、さらに好ましくは３０〜８０ｎｍである。

ここで、数平均による単繊維直径は以下のようにして求めることができる。すなわち、単繊維束の横断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、同一横断面内で無作為抽出した３００本以上の単繊維直径を測定し、これらの単純に平均することで求めることができる。

このような極めて細い繊維とすることで、従来のマイクロファイバーとは異なり、ナノファイバーが対象物表面の細かな凹凸に容易に入り込み、汚れを除去し易くなるのである。さらに、特に織編物ではナノファイバー同士が集合し、ナノファイバー束を形成している場合があるが、このナノファイバー束中の単繊維の数が多い（１万〜２００万本程度）ため、ナノファイバー束が容易に変形することができ、ワイピング中に応力分散しやすく、対象物に傷を付けにくいのである。一方、従来のマイクロファイバーではマイクロファイバー束中の単繊維の数が少ない（数十〜２０００本程度）ため、マイクロファイバー束の変形に制限があり、ワイピング中に応力集中が起こりやすく、これにより対象物に傷を付ける場合があるのである。

また、繊維のしなやかさを保証する観点から、太繊度の単繊維がほとんど存在しないことが好ましい。より具体的には、単繊維直径が５００ｎｍ以上の単繊維のナノファイバー全体に対する繊維比率が３％以下であることが好ましく、単繊維直径が２００ｎｍ以上の単繊維のナノファイバー全体に対する繊維比率が３％以下であることがより好ましく、単繊維直径が１００ｎｍ以上の単繊維のナノファイバー全体に対する繊維比率が３％以下であることがさらに好ましい。

ここで、繊維比率とは、上記ＴＥＭ観察の単繊維直径データを用い、ナノファイバーそれぞれの単繊維の面積をＳ_ｉとしその総和を総面積（Ｓ_１＋Ｓ_２＋…＋Ｓ_ｎ）とする。また、同じ単繊維直径を持つナノファイバーの頻度（個数）を数え、その積を総面積で割ったものをその単繊維の繊維比率とする。これは全体（ナノファイバー束）に対する各単繊維直径成分の重量分率（体積分率）に相当し、これが大きい単繊維直径成分がナノファイバー束の性質に対する寄与が大きいことになる。

また、本発明のナノファイバーにおいて、特に単繊維直径が２００ｎｍ以下となると、比表面積が飛躍的に大きくなるだけでなく繊維間に無数の数ｎｍ〜数百ｎｍの空隙を有するため、従来のマイクロファイバーでは見られなかったナノファイバー特有の優れた吸着・吸収特性を示す。

このため、ナノファイバーは汚れを吸着・吸収しやすくなり、擦って汚れを除去するだけでなく、吸着・吸収というより対象物に損傷を与えないメカニズムでも汚れを除去することができるのである。吸着・吸収特性をさらに活かすためには、疎水的な汚れに対してはポリエステルやポリオレフィンなどの疎水性ポリマーを、親水的な汚れに対してはポリアミドなどの親水性ポリマーからなるナノファイバーを含むワイピング用具とすることが好ましい。

さらに、上記吸着・吸収特性は、ナノファイバーに様々なガスや液体、また機能分性薬剤を坦持することができることを意味するだけでなく、それらの徐放性にも優れているのである。

また、液体が単繊維間に坦持されるため、液体保持性能が従来のマイクロファイバーに比べ飛躍的に向上し、多量の液体を坦持できるだけでなく、ナノファイバー束からこぼれにくいという好ましい性質を示すようになる。

本発明で用いるナノファイバーはワイピング用具の使い勝手に応じて、糸（いと）、綿（わた）、布帛などの任意の形状に加工されていることが好ましい。ここで、糸とはナノファイバーを含む１次元構造体のことを言い、より具体的には長繊維、短繊維、紡績糸のことを言う。また、綿（わた）とは短繊維に捲縮を施し、開繊させた物のことを言う。糸の場合には、弓の弦のような形態、電植などによりパイル状にすることが使い勝手の点から好ましい。布帛としては、織編物やパイル布帛あるいは不織布、紙など多様な形態を採ることができる。例えば、ある程度のストレッチ性や布帛としての形状追従性を付与するためには編物とすることが好ましく、布帛の寸法安定性を向上させるためには織物や不織布、紙とすることが好ましい。また、布帛を厚くし、手持ち感を充実させワイピングの操作性を向上させるには不織布とすることが好ましい。また、ナノファイバーをなるべく単繊維分散させ、拭き取り性を向上させるためには、湿式抄紙などにより紙とすることが好ましい。

また、本発明のワイピング用具に用いる布帛の目付は用途に応じて任意に選択することができるが、目付が２０ｇ／ｍ^２以上１００ｇ／ｍ^２以下のような薄地とすると、指などに巻き付けて使用したりする際、指などに布帛が貼り付きやすいのでワイピング操作しやすく好ましい。一方、目付を１００ｇ／ｍ^２より大きく３００ｇ／ｍ^２以下ような中厚地とすると、布帛を手に持ってワイピング操作しやすく好ましい。

本発明のワイピング用具に用いる糸、綿、布帛はナノファイバーのみから構成されていても良いが、形態安定性や嵩高性を確保するため、単繊維直径が１〜５０μｍの繊維が混用されていても良い。このような混用品中のナノファイバーの存在形態は、混繊、カバリング、合撚、混綿、混紗、積層、コーティングなど多様な形態を採ることができる。特に、混綿、混紗、コーティングの時には、混用する繊維は単繊維直径が１〜７μｍのマイクロファイバーとすることが、ナノファイバーとの馴染みの点から好ましい。

本発明で用いるナノファイバーの製造方法は特に限定されるものではないが、例えば以下のような方法を採用することができる。

すなわち、２種類以上の溶剤に対する溶解性の異なるポリマーをアロイ化したポリマーアロイ溶融体となし、これを紡糸した後、冷却固化して繊維化する。そして必要に応じて延伸・熱処理を施しポリマーアロイ繊維を得る。そして、易溶解性ポリマーを溶剤で除去することにより本発明のナノファイバー束を得ることができる。

ここで、ナノファイバー集合体の前駆体であるポリマーアロイ繊維中で易溶解性ポリマーが海（マトリックス）、難溶解性ポリマーが島（ドメイン）となし、その島サイズを制御することが重要である。ここで、島サイズは、ポリマーアロイ繊維の横断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察し、直径換算で評価したものである。前駆体中での島サイズによりナノファイバーの直径がほぼ決定されるため、島サイズの分布は本発明のナノファイバーの直径分布に準じて設計される。このため、アロイ化するポリマーの混練が極めて重要であり、本発明では混練押出機や静止混練器等によって高度に混練することが好ましい。なお、単純なチップブレンド（例えば特開平６−２７２１１４号公報）では混練が不足するため、本発明のような数十ｎｍサイズで島を分散させることは困難である。

具体的に混練を行う際の目安としては、組み合わせるポリマーにもよるが、混練押出機を用いる場合は、２軸押出混練機を用いることが好ましく、静止混練器を用いる場合は、その分割数は１００万以上とすることが好ましい。また、ブレンド斑や経時的なブレンド比率の変動を避けるため、それぞれのポリマーを独立に計量し、独立にポリマーを混練装置に供給することが好ましい。このとき、ポリマーはペレットとして別々に供給しても良く、あるいは、溶融状態で別々に供給しても良い。また、２種以上のポリマーを押出混練機の根本に供給しても良いし、あるいは、一成分を押出混練機の途中から供給するサイドフィードとしても良い。

混練装置として二軸押出混練機を使用する場合には、高度の混練とポリマー滞留時間の抑制を両立させることが好ましい。スクリューは、送り部と混練部から構成されているが、混練部の長さをスクリューの有効長さの２０％以上とすることで高混練とすることができ好ましい。また、混練部の長さがスクリュー有効長さの４０％以下とすることで、過度の剪断応力を避け、しかも滞留時間を短くすることができ、ポリマーの熱劣化やポリアミド成分等のゲル化を抑制することができる。また、混練部はなるべく二軸押出機の吐出側に位置させることで、混練後の滞留時間を短くし、島ポリマーの再凝集を抑制することができる。加えて、混練を強化する場合は、押出混練機中でポリマーを逆方向に送るバックフロー機能のあるスクリューを設けることもできる。

また、島を数十ｎｍサイズで超微分散させるには、ポリマーの組み合わせも重要である。

島ドメイン（ナノファイバー断面）を円形状に近づけるためには、島ポリマーと海ポリマーは非相溶であることが好ましい。しかしながら、単なる非相溶ポリマーの組み合わせでは島ポリマーが充分超微分散化し難い。このため、組み合わせるポリマーの相溶性を最適化することが好ましいが、このための指標の一つが溶解度パラメータ（ＳＰ値）である。ＳＰ値とは（蒸発エネルギー／モル容積）^１／２で定義される物質の凝集力を反映するパラメータであり、ＳＰ値が近い物同士では相溶性が良いポリマーアロイが得られる可能性がある。ＳＰ値は種々のポリマーで知られているが、例えば「プラスチック・データブック」旭化成アミダス株式会社／プラスチック編集部共編、１８９ページ等に記載されている。２つのポリマーのＳＰ値の差が１〜９（ＭＪ／ｍ^３）^１／２であると、非相溶化による島ドメインの円形化と超微分散化が両立させやすく好ましい。例えばナイロン６（Ｎ６）とＰＥＴはＳＰ値の差が６（ＭＪ／ｍ^３）^１／２程度であり好ましい例であるが、Ｎ６とポリエチレン（ＰＥ）はＳＰ値の差が１１（ＭＪ／ｍ^３）^１／２程度であり好ましくない例として挙げられる。

また、ポリマー同士の融点差が２０℃以下であると、特に押出混練機を用いた混練の際、押出混練機中での融解状況に差を生じにくいため高効率混練しやすく、好ましい。

また、熱分解や熱劣化し易いポリマーを１成分に用いる際は、混練や紡糸温度を低く抑える必要があるが、これにも有利となるのである。ここで、非晶性ポリマーの場合は融点が存在しないためガラス転移温度あるいはビカット軟化温度あるいは熱変形温度でこれに代える。

さらに、溶融粘度も重要であり、島を形成するポリマーの方を低く設定すると剪断力による島ポリマーの変形が起こりやすいため、島ポリマーの微分散化が進みやすくナノファイバー化の観点からは好ましい。ただし、島ポリマーを過度に低粘度にすると海化しやすくなり、繊維全体に対するブレンド比を高くできないため、島ポリマー粘度は海ポリマー粘度の１／１０以上とすることが好ましい。また、海ポリマーの溶融粘度は紡糸性に大きな影響を与える場合があり、海ポリマーとして１００Ｐａ・ｓ以下の低粘度ポリマーを用いると島ポリマーを分散させ易く好ましい。また、これにより紡糸性を著しく向上できるのである。この時、溶融粘度は紡糸の際の口金面温度で剪断速度１２１６ｓｅｃ^−１での値である。

本発明で用いる超微分散化したポリマーアロイを紡糸する際は、紡糸口金設計が重要であるが、糸の冷却条件も重要である。上記したようにポリマーアロイは非常に不安定な溶融流体であるため、口金から吐出した後に速やかに冷却固化させることが好ましい。このため、口金から冷却開始までの距離は１〜１５ｃｍとすることが好ましい。ここで、冷却開始とは糸の積極的な冷却が開始される位置のことを意味するが、実際の溶融紡糸装置ではチムニー上端部でこれに代える。

また、紡糸されたポリマーアロイ繊維には延伸・熱処理を施すことが好ましいが、延伸の際の予熱温度は島ポリマーのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）以上の温度することで、糸斑を小さくすることができ、好ましい。

このようにして得られたポリマーアロイ繊維は、公知の方法にしたがい織編物にしたり、パイル布帛や不織布にすることができる。不織布にする際は、ニードルパンチ法や水流交絡法などの公知の方法を利用することができる。

このようにして得られたポリマーアロイ繊維や布帛から海ポリマーである易溶解ポリマーを溶剤で溶出することで、ナノファイバーやそれからなる布帛を得るのであるが、その際、溶剤としては水溶液系のものを用いることが環境負荷を低減する観点から好ましい。具体的にはアルカリ水溶液や熱水を用いることが好ましい。このため、易溶解ポリマーとしては、ポリエステルやポリカーボネート（ＰＣ）等のアルカリ加水分解されるポリマーやポリアルキレングリコールやポリビニルアルコールおよびそれらの誘導体等の熱水可溶性ポリマーが好ましい。

ところで、ナノファイバーを一本一本までに単繊維分散させるためには、例えば以下のような湿式抄紙法により達成することができる。すなわち、本発明のポリマーアロイ繊維を合糸してトウとなし、その後易溶解性ポリマーを溶出する。次に、このナノファイバー束からなる短繊維を叩解機によって単繊維までバラバラにする。フィブリル化は、生産レベルではナイアガラビータ、リファイナーで加工され、実験的には、家庭用ミキサーやカッター、ラボ用粉砕器やミキサーやカッター、バイオミキサー、ロールミル、乳鉢、抄紙用ＰＦＩ叩解機などがある。そして、これを液体に投入し、必要に応じ分散剤を用いて、ナノファイバー液体分散体を得る。そして、これを抄紙することによって単繊維分散したナノファイバー紙を得ることができる。

以下、本発明を実施例で詳細に説明する。なお、実施例中の測定方法は以下の方法を用いた。

Ａ．ポリマーの溶融粘度
東洋精機キャピログラフ１Ｂによりポリマーの溶融粘度を測定した。なお、サンプル投入から測定開始までのポリマーの貯留時間は１０分とした。

Ｂ．融点
Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍａｅｒ ＤＳＣ−７を用いて２ｎｄ ｒｕｎでポリマーの融解を示すピークトップ温度をポリマーの融点とした。この時の昇温速度は１６℃／分、サンプル量は１０ｍｇとした。

Ｃ．ポリマーアロイ繊維のウースター斑（Ｕ％）
ツェルベガーウスター株式会社製ＵＳＴＥＲ ＴＥＳＴＥＲ ４を用いて給糸速度２００ｍ／分でノーマルモードで測定を行った。

Ｄ．ＴＥＭによる繊維横断面観察
繊維の横断面方向に超薄切片を切り出し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で繊維横断面を観察した。また、ナイロンはリンタングステン酸で金属染色した。

ＴＥＭ装置 ： 日立社製Ｈ−７１００ＦＡ型
Ｅ．ナノファイバーの数平均による単繊維直径
ＴＥＭによる繊維横断面写真を画像処理ソフト（ＷＩＮＲＯＯＦ）を用いて単繊維直径を計算し、それの単純な平均値を求めた。これを「数平均による単繊維直径」とした。この時、平均に用いるナノファイバー数は同一横断面内で無作為抽出した３００本以上の単繊維直径を測定した。

Ｆ．繊維比率
上記ＴＥＭ観察の単繊維直径データを用い、ナノファイバーそれぞれの単繊維の面積をＳ_ｉとしその総和を総面積（Ｓ_１＋Ｓ_２＋…＋Ｓ_ｎ）とする。また、同じ単繊維直径を持つナノファイバーの頻度（個数）を数え、その積を総面積で割ったものをその単繊維の繊維比率とした。

Ｇ．ＳＥＭ観察
繊維に白金−パラジウム合金を蒸着し、走査型電子顕微鏡で繊維側面を観察した。

ＳＥＭ装置 ： 日立社製Ｓ−４０００型
Ｈ．力学特性
室温（２５℃）で、初期試料長＝２００ｍｍ、引っ張り速度＝２００ｍｍ／分とし、ＪＩＳ Ｌ１０１３に示される条件で荷重−伸長曲線を求めた。次に破断時の荷重値を初期の繊度で割り、それを強度とし、破断時の伸びを初期試料長で割り伸度として強伸度曲線を求めた。

実施例に用いたナノファイバーの原糸であるポリマーアロイ繊維の製造を以下の参考例に示した。

参考例１
溶融粘度５３Ｐａ・ｓ（２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ^−１）、融点２２０℃のＮ６（２０重量％）と溶融粘度３１０Ｐａ・ｓ（２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ^−１）、融点２２５℃のイソフタル酸を８ｍｏｌ％、ビスフェノールＡを４ｍｏｌ％共重合した融点２２５℃の共重合ＰＥＴ（８０重量％）を２軸押し出し混練機で２６０℃で混練してポリマーアロイチップを得た。なお、この共重合ＰＥＴの２６２℃、１２１６ｓｅｃ^−１での溶融粘度は１８０Ｐａ・ｓであった。このときの混練条件は以下のとおりであった。

スクリュー型式 同方向完全噛合型 ２条ネジ
スクリュー 直径３７ｍｍ、有効長さ１６７０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４５．１
混練部長さはスクリュー有効長さの２８％
混練部はスクリュー有効長さの１／３より吐出側に位置させた。

途中３個所のバックフロー部有り
ポリマー供給 Ｎ６と共重合ＰＥＴを別々に計量し、別々に混練機に供給した。

温度 ２６０℃
ベント ２個所
このポリマーアロイを２７５℃で溶融し、紡糸温度２８０℃のスピンブロックに導いた。そして、限界濾過径１５μｍの金属不織布でポリマーアロイ溶融体を濾過した後、口金面温度２６２℃とした口金から溶融紡糸した。この時、口金としては、吐出孔上部に直径０．３ｍｍの計量部を備えた、吐出孔径が０．７ｍｍ、吐出孔長が１．８５ｍｍのものを用いた。そして、この時の単孔あたりの吐出量は２．９ｇ／分とした。さらに、口金下面から冷却開始点までの距離は９ｃｍであった。吐出された糸条は２０℃の冷却風で１ｍにわたって冷却固化され、口金から１．８ｍ下方に設置した給油ガイドで給油された後、非加熱の第１引き取りローラーおよび第２引き取りローラーを介して９００ｍ／分で巻き取られた。この時の紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。そして、これを第１ホットローラーの温度を９０℃、第２ホットローラーの温度を１３０℃として延伸熱処理した。この時、第１ホットローラーと第２ホットローラー間の延伸倍率を３．２倍とした。得られたポリマーアロイ繊維は１２０ｄｔｅｘ、１２フィラメント、強度４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３５％、Ｕ％＝１．７％の優れた特性を示した。また、得られたポリマーアロイ繊維の横断面をＴＥＭで観察したところ、共重合ＰＥＴが海（薄い部分）、Ｎ６（濃い部分）が島の海島構造を示し、島Ｎ６の数平均による直径は５５ｎｍであり、Ｎ６が超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。

参考例２
溶融粘度２１２Ｐａ・ｓ（２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ^−１）、融点２２０℃のＮ６と重量平均分子量１２万、溶融粘度３０Ｐａ・ｓ（２４０℃、２４３２ｓｅｃ^−１）、融点１７０℃のポリＬ乳酸（光学純度９９．５％以上）を用い、Ｎ６の含有率を４５重量％とし、混練温度を２２０℃として参考例１と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。なお、ポリ乳酸の重量平均分子量は以下のようにして求めた。試料のクロロホルム溶液にＴＨＦ（テトラヒドロフラン）を混合し測定溶液とした。これをWaters社製ゲルパーミテーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）Ｗａｔｅｒｓ２６９０を用いて２５℃で測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。また、このポリＬ乳酸の２１５℃、１２１６ｓｅｃ^−１での溶融粘度は８６Ｐａ・ｓであった。

これを溶融温度２３０℃、紡糸温度２３０℃（口金面温度２１５℃）、紡糸速度３５００ｍ／分で参考例１と同様に溶融紡糸を行った。この時、口金として口金孔径０．３ｍｍ、孔長０．５５ｍｍの通常の紡糸口金を使用したが、バラス現象はほとんど観察されず、参考例１に比べても大幅に紡糸性が向上し、１ｔの紡糸で糸切れは０回であった。この時の単孔吐出量は０．９４ｇ／分とした。これにより、９２ｄｔｅｘ、３６フィラメントの高配向未延伸糸を得たが、これの強度は２．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度９０％、沸騰水収縮率４３％、Ｕ％＝０．７％と高配向未延伸糸として極めて優れたものであった。特に、バラスが大幅に減少したのに伴い、糸斑が大幅に改善された。

この高配向未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率１．３９倍、熱セット温度１３０℃として参考例１と同様に延伸熱処理した。得られた延伸糸は６７ｄｔｅｘ、３６フィラメントであり、強度３．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４０％、沸騰水収縮率９％、Ｕ％＝０．７％の優れた特性を示した。またこのポリマーアロイ繊維中でＮ６は数平均による直径が１１０ｎｍで均一に分散していた。

参考例３
溶融粘度１２０Ｐａ・ｓ（２６２℃、１２１．６ｓｅｃ^−１）、融点２２５℃のＰＢＴと２−エチルヘキシルアクリレートを２２％共重合したポリスチレン（ＰＳ）を、ＰＢＴの含有率を２５重量％とし、混練温度を２４０℃として参考例１と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。この時、共重合ＰＳの２６２℃、１２１．６ｓｅｃ^−１での溶融粘度は１４０Ｐａ・ｓ、２４５℃、１２１６ｓｅｃ^−１での溶融粘度は６０Ｐａ・ｓであった。

これを溶融温度２６０℃、紡糸温度２６０℃（口金面温度２４５℃）、紡糸速度１２００ｍ／分で参考例１と同様に溶融紡糸を行った。この時、口金として参考例１で用いたものと同様の紡糸口金を使用した。紡糸性は良好であり、１ｔの紡糸で糸切れは１回であった。この時の単孔吐出量は１．０ｇ／分とした。得られた未延伸糸を参考例１と同様に延伸熱処理した。得られた延伸糸は１６１ｄｔｅｘ、３６フィラメントであり、強度１．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３３％、Ｕ％＝２．０％であった。

得られたポリマーアロイ繊維の横断面をＴＥＭで観察したところ、共重合ＰＳが海（薄い部分）、ＰＢＴが島（濃い部分）の海島構造を示し、ＰＢＴの数平均による直径は７０ｎｍであり、ＰＢＴがナノサイズで均一分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。

参考例４
溶融粘度２２０Ｐａ・ｓ（２６２℃、１２１．６ｓｅｃ^−１）、融点２２５℃のＰＴＴと新日鐵化学社製共重合ＰＳ（“エスチレン”ＫＳ−１８、メチルメタクリレート共重合、溶融粘度１１０Ｐａ・ｓ、２６２℃、１２１．６ｓｅｃ^−１）を、ＰＴＴの含有率を２５重量％とし、混練温度を２４０℃として参考例１と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。また、この共重合ＰＳの２４５℃、１２１６ｓｅｃ^−１での溶融粘度は７６Ｐａ・ｓであった。

これを溶融温度２６０℃、紡糸温度２６０℃（口金面温度２４５℃）、紡糸速度１２００ｍ／分で参考例３と同様に溶融紡糸を行った。この時、口金として参考例１で用いたものと同様に吐出孔上部に直径０．２３ｍｍの計量部を備えた、吐出孔径が２ｍｍ、吐出孔長が３ｍｍの紡糸口金を使用した。紡糸性は良好であり、１ｔの紡糸で糸切れは１回であった。この時の単孔吐出量は１．０ｇ／分とした。得られた未延伸糸を９０℃の温水バス中で２．６倍延伸を行った。これの横断面をＴＥＭで観察したところ、共重合ＰＳが海（薄い部分）、ＰＴＴが島（濃い部分）の海島構造を示し、ＰＴＴの数平均による直径は７５ｎｍであり、ＰＴＴがナノサイズで均一分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。また、これは単糸繊度３．９ｄｔｅｘ、強度１．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２５％であった。

参考例５
溶融粘度３５０Ｐａ・ｓ（２２０℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ^−１）、融点１６２℃のポリプロピレン（ＰＰ）（２２重量％）と参考例２で使用したＰＬＡ（７８重量％）を混練温度を２２０℃として、参考例１と同様に溶融混練しポリマーアロイペレットを得た。なお、このＰＬＡの２２０℃、１２１．６ｓｅｃ^−１における溶融粘度は１０７Ｐａ・ｓであり、２１５℃、１２１６ｓｅｃ^−１での溶融粘度は８６Ｐａ・ｓであった。

このポリマーアロイペレット、溶融温度２３０℃、紡糸温度２３０℃（口金面温度２１５℃）、単孔吐出量１．５０ｇ／分、紡糸速度９００ｍ／分として参考例２と同様に溶融紡糸を行った。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率２．７倍、熱セット温度１３０℃の条件で延伸熱処理し、ポリマーアロイ繊維を得た。

参考例６
特開平９−１９３９３号公報の実施例１に準じ、ホモＰＥＴ（島成分）とアルカリ熱水可溶型ポリエステル（海成分）からなる海島複合糸の仮撚り加工糸を作製した。さらに、やはり特開平９−１９３９３号公報の実施例１に準じ、この海島複合糸と高収縮ポリエステル糸をエア混繊した。

実施例１〜５および比較例１
参考例１〜６で得られたポリマーアロイ繊維を丸編みした。そして、参考例１、２、５の繊維を用いた丸編みを３％の水酸化ナトリウム水溶液（９５℃、浴比１：１００）で２時間浸漬することでポリマーアロイ繊維中の海ポリマーの９９％以上を加水分解除去した。また、参考例３、４の繊維を用いた丸編みをトリクロロエチレンで処理することで海ポリマーの９９％以上を溶出した。この結果得られた丸編み中から繊維を引き出し、繊維横断面をＴＥＭ観察することでナノファイバーの単繊維直径を求め、表１に示した。

この丸編みを市販の化粧用パフに両面テープで貼り付け、ワイピング用具を作製した。これらを水に３０分間浸漬した後、拭き取りテストを行った。テストは以下のようにして行った。まず、表面にミクロン単位の細かい傷が付いた金属（ＳＵＳ３１６）製の板の傷と順方向に油性マジック（サクラペンタッチ＃３６）で汚れを付けた（図１）。ここで、図１のスケール格子は１マスが６２５μｍを示している。そして傷と順方向にワイピング用具を３００往復させてマジック汚れを拭き取り、その前後での汚れの状態変化をマイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製ＤＩＧＩＴＡＬ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ ＶＨＸ−１００）で観察した。例として参考例１の繊維を用いたものと参考例６の繊維を用いたものの比較を図２〜５に示すが、本発明である参考例１の繊維を用いたものでは、ミクロン単位の細かい溝中の汚れまである程度拭き取れている（図３）が、比較例である参考例６の繊維を用いたものではほとんど拭き取れていないことがわかった（図５）。

拭き取り状況を表１にまとめたが、より細いナノファイバー拭き取り性に優れていた。また、油性マジック汚れに対しては、疎水性ポリマーを用いると、単繊維直径が太目でも一定の拭き取り効果が得られることがわかった。

実施例６
参考例１で作製したポリマーアロイ繊維を用いて丸編みを作製し、これを３％の水酸化ナトリウム水溶液（９５℃、浴比１：１００）で２時間浸漬することでポリマーアロイ繊維中の共重合ＰＥＴの９９％以上を加水分解除去した。この結果得られた、Ｎ６単独糸からなる丸編みは、海ポリマーである共重合ＰＥＴが除去されたにもかかわらず、丸編み形状を保っていた。また、この丸編みの目付は６０ｇ／ｍ^２であった。

このＮ６単独糸からなる丸編みから糸を引きだし、繊維側面をＳＥＭにより観察したところ、この糸は１本の糸ではなく無数のナノファイバーが集合して全体としては無限に連続するナノファイバー束であることが分かった。また、このＮ６ナノファイバー束のナノファイバー同士の間隔は数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度であり、極めて微小な空隙が存在していた。さらにこれの繊維横断面をＴＥＭによって観察した結果、このＮ６ナノファイバーは単繊維直径が数十ｎｍ程度であることがわかった。そして、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は６０ｎｍと従来にない細さであった。また、単繊維直径が１００ｎｍ以上の単繊維の繊維比率は０％であった。

この丸編みを用いて指サック型のワイピング用具を作製した。このナノファイバー編物からなる指サックは、水に濡らすと指に貼り付き、しかも薄いため、ワイピイング時の繊細な力加減が容易であり、細かいワイピング作業に好適なワイピング用具であった。

実際に、これを親指と中指にはめ、装用後のコンタクトレンズのワイピングテストを行ったところ、従来マイクロファイバー使いのワイピング用具（比較例２）ではクロスが厚いため微妙な力加減が難しく、しばしばコンタクトレンズを裏返してしまったり、無理な力を掛けることがあったのに対し、この指サックはコンタクトレンズを裏返すことはなく、無理な力を掛けることもなかった。

また、コンタクトレンズ１０枚の拭き取りテストにおいて、汚れの拭き取り性に優れ、しかもスクラッチ傷も皆無であった。

なお、このワイピングテストは、ワイピング用具を３０分、２５℃の水に浸漬させた後行った。

比較例２
特開平９−１９３９３号公報の実施例１に準じ、参考例６で得られた混繊糸を丸編みした後、海成分を除去し、水流交絡加工を施し、１３０℃で熱セットし、目付２１０ｇ／ｍ^２のワイピングクロスを得た。このマイクロファイバーの単繊維直径は２．８μｍであった。これを用い、実施例６と同様に指サックを作製したが、厚ぼったく繊細なワイピングには不向きな物であった。これを親指と中指にはめ、コンタクトレンズのワイピングテストを行ったところ、クロスが厚いため微妙な力加減が難しく、しばしばコンタクトレンズを裏返しになり、無理な力を掛けることがあった。

また、コンタクトレンズ１０枚を拭いた時にスクラッチ傷が付いてしまった物が２枚あった。

実施例７
参考例２で作製したポリマーアロイ繊維を経糸および緯糸に用いて平織りを作製した。これを１％の水酸化ナトリウム水溶液（９０℃、浴比１：１００）で１時間浸漬することでポリマーアロイ繊維中のＰＬＡの９９％以上を加水分解除去した。この結果得られた、Ｎ６単独糸からなる平織りは、海ポリマーであるＰＬＡが除去されたにもかかわらず、織物形状を保っていた。また、この織物の目付は９５ｇ／ｍ^２であった。

このＮ６単独糸からなる織物から糸を引きだし、繊維側面をＳＥＭにより観察したところ、この糸は１本の糸ではなく無数のナノファイバーが集合して全体としては無限に連続するナノファイバー束であることが分かった。また、このＮ６ナノファイバー束のナノファイバー同士の間隔は数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度であり、極めて微小な空隙が存在していた。さらにこれの繊維横断面をＴＥＭによって観察したところ、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は１２０ｎｍと従来にない細さであった。また、単繊維直径が２００ｎｍ以上の単繊維の繊維比率は１％であった。

この織物はそのままでは手持ち感が無く、ワイピング操作しにくかったので、これを市販のパフに両面テープで貼り付け、ワイピング用具を作製した。これを用いて銀製の皿（直径１５ｃｍ）のワイピングを１０枚行ったが、汚れの拭き取り性に優れ、しかもスクラッチ傷は皆無であった。

なお、このワイピングテストは、ワイピング用具を３０分、２５℃の水に浸漬させた後行った。

実施例８
参考例１で作製したポリマーアロイ繊維を２糸条と参考例６で用いた高収縮ポリエステル繊維１糸条を参考例７と同様にエア交絡した。市販のＮ６繊維（４４ｄｔｅｘ、３４フィラメント）を経糸に、得られた混繊糸を緯糸に用い５枚バックサテンを製織した。この後、実施例１と同様に海ポリマーを除去し、目付１４０ｇ／ｍ^２の織物を得た。

この織物から緯糸を引きだし、繊維横断面をＴＥＭによって観察した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は６０ｎｍと従来にない細さであった。また、単繊維直径が１００ｎｍ以上の単繊維の繊維比率は０％であった。

この織物はそのままでも手持ち感があるものであった。これを用いて、実施例７と同様に銀製の皿のワイピングを１０枚行ったが、汚れの拭き取り性に優れ、しかもスクラッチ傷は皆無であった。

比較例３
参考例６で得られた海島複合糸（仮撚り加工糸）を経糸および緯糸に用い、実施例７と同様に平織りを作製した後、比較例１と同様に海成分を除去し、さらに１８０℃で熱セットして目付１８０ｇ／ｍ^２の織物を得た。これを用いて実施例７と同様に銀製の皿のワイピングテストを１０枚行ったが、２枚にスクラッチ傷が付いてしまった。

実施例９、１０
参考例３および４で作製したポリマーアロイ繊維を合糸して７万ｄｔｅｘのトウとし、さらに機械捲縮を施した。さらに繊維長５１ｍｍにカットした後、カットファイバーをカードで解繊した後クロスラップウェーバーでウェッブとした。次にニードルパンチを用い、４００ｇ／ｍ^２の繊維絡合不織布とした。さらにポリエーテル系ポリウレタンを主体とする１３重量％のポリウレタン組成物（ＰＵ）と８７重量％のＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）からなる液を含浸させ、ＤＭＦ４０重量％水溶液中でＰＵを凝固後、水洗した。さらに、この不織布にトリクレン処理を行い、共重合ＰＳを溶出することでＰＢＴおよびＰＴＴナノファイバーとＰＵからなる厚さ約１ｍｍのナノファイバー構造体を得た。この１面をサンドペーパーでバフィング処理して厚さを０．８ｍｍとした後、他面をエメリーバフ機で処理してナノファイバー集合体立毛面を形成し、さらに染色して意匠性に優れた不織布を得た。これは、従来のマイクロファイバーからなる不織布に比べ柔らかできめ細かいだけでなく弾力性にも富む優れた風合いの物であった。

また、カットファイバーとする前の糸をサンプリングし、このポリマーアロイ繊維を実施例１と同様に丸編み後、トリクレンに浸漬する事により、海成分である共重合ＰＳの９９％以上を溶出した。これによりＰＢＴおよびＰＴＴナノファイバー集合体を得たが、ナノファイバーの単糸繊度ばらつきを実施例１と同様に解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径はＰＢＴで８５ｎｍ、ＰＴＴで９５ｎｍと従来にない細さであり、単繊維直径２００ｎｍ以上の太繊度糸の繊維比率は双方とも０％であった。

これらのナノファイバー不織布は目付が１５０ｇ／ｍ^２と手持ち感が充分であり、そのままワイピングクロスとして利用できるものであった。これらを用いて実施例７と同様に銀製の皿のワイピングテストを１０枚行ったが、スクラッチ傷が付いたものは皆無であった。

実施例１１
実施例７で作製した混繊糸を丸編みした後、実施例７と同様にアルカリ処理を行い、ナノファイバーを含む丸編みを得た（目付９０ｇ／ｍ^２）。この丸編みからナノファイバー束を引き出し、単繊維直径を解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は１２０ｎｍと従来にない細さであった。また、単繊維直径が２００ｎｍ以上の単繊維の繊維比率は１％であった。

通常パイル織物が用いられる靴のポリッシュ用ブラシの先にこの丸編みを縫いつけ、さらにこの丸編み部分にシリコーンオイルを染みこませた。これを用いて黒の革靴をワイピングしたところ、色落ちがほとんど無いものであった。

実施例１２
参考例１で作製したポリマーアロイ繊維を合糸し、４０００ｄｔｅｘのトウした後、ギロチンカッターで２ｍｍにカットし、これを９８℃、１０％水酸化ナトリウムで１時間処理し、海ポリマーを除去した。残った繊維をフィルターで濾過し、さらに、これを含水率が約１００％まで遠心分離器で脱水した後、水洗と脱水を５回繰返し水酸化ナトリウムを除去しナノファイバー束からなる短繊維を得た。これをナイアガラビータの容器に約２０リットルの水と３０ｇの該短繊維を投入し、繊維を１０分間１次叩解した。この繊維を遠心分離器で水分を除去し、繊維濃度が１０％の１次叩解繊維を得た。この１次叩解繊維をＰＦＩ叩解装置で１０分間２次叩解した後、脱水しナノファイバーの１０％濃度フィブリル繊維を得た。

さらに、この１０％濃度フィブリル繊維５．５ｇとアニオン系分散剤を１リットルの水と共に離解機機に入れ５分間分散させた。該離解機中の溶液を実験用抄紙機の容器に入れ、水を追加し２０リットルの溶液とする。溶液を事前に抄紙用金網ネット上にのせた２５ｃｍ角の通常のＰＰメルトブロー不織布上に抄紙しメルトブロー不織布上にＮ６ナノファイバーが単繊維分散した複合不織布を得た。この時のＰＰの単繊維直径は数平均で３μｍであった。

これの目付は６０ｇ／ｍ^２であったので、市販の化粧用パフに両面テープで貼り付けた。これの拭き取り性を実施例１と同様に評価したところ、拭き取り性は５級と優れたものであった。

なお、叩解前のナノファイバー束の単繊維直径を解析した結果、ナノファイバーの数平均による単繊維直径は６０ｎｍと従来にない細さであった。また、単繊維直径が１００ｎｍ以上の単繊維の繊維比率は０％であった。

実施例１３
参考例１で得たポリマーアロイ繊維を用いて実施例７と同様に平織りを作製した。これを１％の水酸化ナトリウム溶液（８０℃、浴比１：４０）で処理することで、海ポリマーの５０％を除去して、ポリマーアロイ繊維の表面だけにナノファイバーを発生させた。このナノファイバーの数平均による単繊維直径は６０ｎｍと従来にない細さであった。また、単繊維直径が１００ｎｍ以上の単繊維の繊維比率は０％であった。また、この織物の目付は１２０ｇ／ｍ^２であったため、ワイピングクロス単独でも手持ち感は充分なものであった。

これを用いて実施例７と同様にワイピングテストを行ったが、スクラッチ傷は皆無であった。

実施例１４
参考例２で作製したポリマーアロイ繊維を４本合撚した後、１重にカセ取りした。このカセを実施例２と同様にアルカリ処理し、海ポリマーの９９％以上を除去し、ナノファイバー束を得た。このナノファイバーの数平均による単繊維直径は６０ｎｍと従来にない細さであった。また、単繊維直径が１００ｎｍ以上の単繊維の繊維比率は０％であった。

このナノファイバー束を市販の舌ブラシ用の弓形の枠に張り、丸棒状のものをワイピングするのに適したワイピング用具を作製した。

実施例１５
参考例２で作製したポリマーアロイ繊維を３０００ｄｔｅｘに合糸とした後、機械捲縮を施し、さらに先染め用のパッケージに巻き取った。これを先染め用の装置を用い、実施例２と同様にアルカリ処理し、海ポリマーの９９％以上を除去し、ナノファイバー束を得た。このナノファイバーの数平均による単繊維直径は６０ｎｍと従来にない細さであった。また、単繊維直径が１００ｎｍ以上の単繊維の繊維比率は０％であった。さらにこのナノファイバー束を繊維長５１ｍｍにカットした後、カードで解繊し、ナノファイバー綿（わた）を作製した。この綿を束ねて食器洗い用のワイピング用具を作製した。

実施例１６
実施例６で作製した丸編みを用いて、長さ１ｃｍ、直径２．１ｍｍの袋を作製し、これを直径２ｍｍ、長さ４ｃｍの棒の先端にかぶせ、綿棒状のワイピング用具を作製した。この時、袋の端はヒートシールとし、これの棒への固定もヒートシールを利用した。このワイピング用具は光ファイバーなどのコネクター部などの細い穴状個所のワイピングに好適な物であった。

実施例１で用いた金属板状に付けた汚れを示す図である。 実施例１で拭き取り前の汚れの状態を示す図である。 実施例１で拭き取り後の汚れの状態を示す図である。 比較例１で拭き取り前の汚れの状態を示す図である。 比較例１で拭き取り後の汚れの状態を示す図である。

Claims (13)

1. 有機ポリマーからなり数平均による単繊維直径が１〜５００ｎｍであるナノファイバーを含むワイピング用具。
2. ナノファイバーが糸（いと）、綿（わた）、あるいは布帛から選ばれる形状に加工されている請求項１記載のワイピング用具。
3. ナノファイバー布帛が織編物である請求項２記載のワイピング用具。
4. ナノファイバー布帛が不織布または紙である請求項２記載のワイピング用具。
5. ナノファイバー布帛の目付が２０ｇ／ｍ^２以上１００ｇ／ｍ^２以下である請求項２〜４のいずれか１項記載のワイピング用具。
6. ナノファイバー布帛の目付が１００ｇ／ｍ^２より大きく３００ｇ／ｍ^２以下である請求項２〜４のいずれか１項記載のワイピング用具。
7. 単繊維直径が１〜５０μｍの繊維が混用されている請求項１〜６のいずれか１項記載のワイピング用具。
8. 有機ポリマーが疎水性ポリマーである請求項１〜７のいずれか１項記載のワイピング用具。
9. 有機ポリマーが親水性ポリマーである請求項１〜７のいずれか１項記載のワイピング用具。
10. 有機ポリマーからなり数平均による単繊維直径が１〜５００ｎｍであるワイピング用具用ナノファイバー。
11. 有機ポリマーからなり数平均による単繊維直径が１〜５００ｎｍであるナノファイバーを含むワイピング用具用の糸（いと）。
12. 有機ポリマーからなり数平均による短繊維直径が１〜５００ｎｍであるナノファイバーを含むワイピング用具用の綿（わた）。
13. 有機ポリマーからなり数平均による短繊維直径が１〜５００ｎｍであるナノファイバーを含むワイピング用具用の布帛。

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