JP2007536104A - 不織布研磨材 - Google Patents

Abstract

不規則に配列された繊維から構成される不織布と；該不織布の繊維に接着された接着剤と；該接着剤によって不織布に接着された研磨粒子とを、有する実質的に嵩高な不織布研磨材において、該研磨粒子が軟質大寸法粒子と硬質小寸法粒子とを含有してなる不織布研磨材。

Description

本発明は不織布研磨材に関し、特に、金属、プラスチック、及びガラスのような材料に付着した汚れ、焦げ付きやくもりを落とすための不織布研磨材に関する。

不織布のような基材と、基材の表面上に設けられた接着剤と、その少なくとも一部が接着剤に埋没して基材の表面上に設けられている研磨粒子とを有する不織布研磨材は広く知られている。例えば、低密度の不織布研磨材で構成された研磨パッドはポットや鍋をすり磨くために一般家庭でもよく用いられる。

このようなパッドのうちで非常に好結果を上げた市販品には、３Ｍ社がスコッチブライト（ScothchBrite）の商標名で市販しているものがある。典型的には、このような研磨パッドはフーバーらの特許文献１に開示される方法によって製造することが出来る。

これらの研磨パッドは一般に、研磨剤付、研磨剤なしの２種類が市販されており、あるいはまた、このパッドとウレタンやセルロースのスポンジと貼り合わせたタイプが市販されている。陶器製の食器・調理器具や鍋底をすり磨くためには研磨剤付を、また、焦げていない金属面やプラスチック製の食器・調理器具を磨くためには研磨剤なしのパッドあるいは貼り合わせタイプのスポンジ面を使用するのである。

これは、すなわち、研磨剤付研磨パッドは陶器についた茶渋や黄ばみ、その他一般的なよごれ、鍋の焦げ付きなど、多くの種類の汚れを除去するのに有用であるが、その反面、金属やガラス、プラスチックなど軟質な素材の表面を傷つけてしまうことに起因する。それゆえ、従来の研磨パッドはその使い分けを誤ったり、研磨剤のあり・なしを間違えると、汚れの除去が不十分になったり、あるいは、被研磨材の表面に深刻な傷をつけてしまう。

この点については、特許文献２に開示されているように、不織布研磨材が種々の研磨粒子すなわち軟らかな研磨剤、硬い研磨剤又はそれらの混合物を不織布の繊維に接着する場合も同様で、上述した研磨粒子を単に使用しただけでは、軟質な素材の表面を傷めることを効果的に防止できない。

そこで、小さい粒径をもった研磨粒子を使用すれば、研磨パッドが被研磨材の傷つきを防止できるかもしれない。実際、小さい粒径をもった研磨粒子はラッピングに用いられている。しかしながら、そのような研磨パッドはセラミックスを磨いたり、金属の底を磨いたり汚れを落とすために有効でなくなる。また、特許文献３には、ヌープ硬度１２Ｈ．Ｋ．から６０Ｈ．Ｋ．の範囲の研磨粒子（例えばポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート及びポリスチレン等のポリマー粒子）を含有する研磨パッドが、調理器具を傷つけずにこげ付きを除去できることが記載されている。ところが、この研磨パッドは研磨力が不十分であり、調理場、調理器具の汚れのうち、金属部分のくすみ汚れや、陶器に付着した茶渋などの、硬質薄膜状の汚れを落とすことができない。

特許文献４では、研磨材の一表面と艶出し用の一表面を持つパッドを作る試みもなされているが、精密な製造工程が必要であり、嵩高性の研磨パッドは得られない。
米国特許第２９５８５９３号明細書 特開平３−１４６６６号公報 特開昭６２−８８５６９号公報 米国特許第３１７１１５１号明細書

発明の要旨

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、被研磨材を傷めることなく、被研磨材に付いた軟質及び硬質の汚れを簡便且つ効果的に除去する実質的に嵩高な不織布研磨材を提供することにある。

本発明は、不規則に配列された繊維から構成される不織布と；該不織布の繊維に接着された接着剤と；該接着剤によって不織布に接着された研磨粒子とを、有する不織布研磨材において、
該研磨粒子が軟質大寸法粒子と硬質小寸法粒子とを含有してなる不織布研磨材を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

粒径の異なる２種類の研磨粒子は不織布の弾力性により互いに隠れることなく被研磨面に適切に接触することができ（スプリング効果）、それぞれ特有の研磨力を発揮することが出来る。その結果このパッドは、調理場、調理器具、食器において、洗浄のためにすり磨いたときに表面を傷つける度合いが少なく、また、ポットや鍋の焦げ付きや金属やガラスのくすみ汚れ、茶渋などを一つのパッドできれいにすることが出来る。さらに、研磨粒子を所定のサイズに調整することにより、特に金属部分の艶出し効果も得られる。

詳細な説明

本発明で用いる不織布は、不規則に配列された繊維から出来ている嵩高な開放構造のシート材料である。嵩高な開放構造のシート材料は弾力性に富み、スプリング効果によって粒径の異なる２種類の研磨粒子を被研磨面に適切に接触させることができる。不織布は不織布研磨材の基材として当業者によく知られている材料であればよい。代表的な不織布は、例えば、特開平２−１２４２７２号公報第２頁に記載されている。

好ましい不織布は、ポリアミド（例えば、ポリカプロラクタムやポリヘキサメチルアジパミドから構成されるナイロン６及びナイロン６，６）、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン及びポリエチレン）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、及びポリカーボネートのような熱可塑性有機繊維から構成されたものである。ナイロン及びポリエステル繊維から構成された不織布が一般に使用される。

繊維の太さは、一般に直径１９〜２５０μｍ程度である。不織布の厚さは一般に２〜５０ｍｍ程度である。配列された繊維は、交差、接触点が摩擦力、接着力等によって互いに結合されている。繊維同士の接着は繊維自体が溶融することで行われてよく、別途接着剤を用いて行われてもよい。

接着剤は、不織布の繊維同士又は不織布の繊維と研磨粒子とを結合させるために用いる。不織布の繊維同士を結合させる接着剤は、不織布の繊維と研磨粒子とを結合させる接着剤と異なるものでもよいし、同じものでもよい。同じ接着剤を用いる場合は、製法上、不織布の繊維同士の結合と、不織布の繊維と研磨粒子との結合を同時に行ってもよい。

一般に、接着剤はバインダー樹脂と添加剤とを成分として含有する。バインダー樹脂とは、塗着可能な液体から剛性の固体に変化するために、物質を接合する機能を奏する有機樹脂をいう。また、接着剤前駆体とは、特に液体状態の接着剤を指していう。

不織布の繊維同士を結合させる第１接着剤は、熱硬化性接着剤の例としてエポキシ、メラミン、フェノール、イソシアネート及びイソシアヌレート樹脂の水性懸濁液及び有機溶剤溶液、あるいはＳＢＲ、ＳＢＳ、ＳＩＳなどのゴム系ポリマー溶液又は懸濁液を使用することも出来る。これらは浸漬コーティング法、ロールコーティング法、及びスプレーコーティング法等によって繊維に塗布し、熱硬化させる。

本発明で用いる研磨粒子は軟質粒子及び硬質粒子の混合物である。軟質粒子は１〜７、好ましくは２〜４の範囲内のモース硬度を有する。軟質粒子のモース硬度が１未満であると研磨パッドの研磨力が不足し、７を越えると被研磨面に傷がつくおそれがある。軟質粒子の材質は、ガーネット、フリント、シリカ、軽石及び炭酸カルシウムのような無機材料、及びポリエステル、ポリ塩化ビニル、メタクリレート、メチルメタクリレート、ポリカーボネート及びポリスチレンのような有機ポリマー材料等である。

軟質粒子は硬質粒子と比較して大きな寸法であることを要する。例えば、軟質大寸法粒子の粒径は硬質小寸法粒子の粒径の１０〜１０００倍、好ましくは３０〜１００倍である。軟質大寸法粒子の粒径が硬質小寸法粒子の粒径の１０倍未満であると研磨パッドの研磨力が不足したり、被研磨面に傷がついたりする。

具体的には、軟質大寸法粒子の平均粒径は０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。例えば、日本工業規格（ＪＩＳ） Ｒ６００１の２０〜１２０番、好ましくは同２０〜５４番の粒子がこの範囲に含まれる。軟質大寸法粒子の平均粒径が０．１ｍｍ未満であるとこげ等の分厚い汚れが落としにくくなり、１ｍｍを越えるとこれを適切に保持することが困難になる。

硬質粒子は８以上、好ましくは８〜９の範囲内のモース硬度を有する。硬質粒子のモース硬度が８未満であると金属部分のくすみ汚れや、陶器に付着した茶渋などの、硬質薄膜状の汚れを落とす作用が弱くなる。硬質粒子の材質は炭化ケイ素、酸化アルミニウム、トパズ、融着アルミナ−ジルコニア、窒化ホウ素、炭化タングステン及び窒化ケイ素等である。

硬質小寸法粒子の平均粒径は１〜１０μｍ、好ましくは３〜７μｍである。例えば、ＪＩＳ Ｒ６００１の１０００〜８０００番、好ましくは同３０００〜６０００番の粒子がこの範囲に含まれる。硬質小寸法粒子の平均粒径が１μｍ未満であると実質的に硬質薄膜状の汚れを落とすことができなくなり、１０μｍを越えると傷つけ度合が大きくなる。

軟質大寸法粒子と硬質小寸法粒子との配合比率は１：９から９：１の範囲で有効であり、それより軟質大寸法粒子が多くなると硬質薄膜状の汚れ、例えば金属のくすみなどの汚れを落としにくくなり、それより硬質小寸法粒子の量が多くなると、軟質の厚みのある汚れ、例えば食物のコゲつき汚れ等が落としにくくなる。さらに望ましい配合の範囲は、軟質大寸法粒子と硬質小寸法粒子の効果を出来るだけ長期にわたって維持するためには２：８の配合比よりも軟質大寸法粒子の配合が多いほうがよく、また軟質大寸法粒子が多すぎると配合液の流動性が低下するので塗布工程上からは７：３の比率より軟質大寸法粒子の配合が少ないほうがよい。

不織布の繊維と研磨粒子とを結合させる第２接着剤は溶剤系でも水系でもよい。硬化後の接着剤は軟質大寸法粒子と実質的に同程度の硬度を示すことが好ましい。接着剤の硬度が軟質大寸法粒子の硬度より実質的に低いと接着剤が軟質大寸法粒子を被覆し、研磨力を低下させる傾向にある。接着剤の硬度が軟質大寸法粒子の硬度より実質的に高いと被研磨面に傷がつくおそれがある。接着剤のバインダー樹脂としては、例えば、エポキシ、メラミン、フェノール、イソシアネート及びイソシアヌレート樹脂等を使用できる。特に好ましいバインダー樹脂はフェノール樹脂及びエポキシ樹脂等である。

本発明の不織布研磨材は、当業者に知られている方法に準じて作製することができる。例えば、まず、接着剤前駆体に研磨粒子を加えて十分均一に分散させて分散液を得る。不織布の繊維の表面に、分散液を塗布する。塗布の方法は、浸漬コーティング法、ロールコーティング法、及びスプレーコーティング法等を使用すればよい。

軟質大寸法研磨粒子と硬質小寸法研磨粒子とは同じ接着剤前駆体に投入して同時に塗布してよく、又は異なる接着剤前駆体に投入して別々に塗布してよい。また、不織布に予め接着剤前駆体を塗布し、その上に研磨粒子を散布してもよい。

バインダー樹脂として熱硬化性樹脂を使用する場合は、その後、接着剤前駆体を一定時間加熱して硬化させる。一般に、接着剤前駆体は、１００〜３００℃に１０〜３０分間維持して硬化させる。

以下の実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中特に明示しない限り量の表示は「重量部」を意味する。

実施例１〜７、比較例１〜４
長さ４ｃｍ（伸張した時の長さ）の捲縮、配向したナイロン６，６繊維であって、１５ｄ（直径４０μ）のものから、ランドーウェーバー機によって厚さ約１ｃｍ及び目付約１２２ｇ／ｍ²の、実質的な厚さのある不織ウェブを形成した。次の成分を配合することによって接着剤前駆体を調製した。

上記の実質的な厚さを有する不織ウェブを二本のゴムロールの間を通しながら、上記の接着剤前駆体を塗布した。その乾燥塗布重量は２００ｇ／ｍ²であった。接着剤前駆体が塗布された不織ウェブを１５０℃で１０分間加熱して、接着剤を硬化させて厚さが６ｍｍの不織布を得た。

以下の表２及び表３に示す組成の分散液を調製し、不織布に対してスプレーコートした。分散液の乾燥塗布重量は１．１ｇ／１００ｃｍ²とした。その後、分散液が塗布された不織布を表２及び表３に示す乾燥温度で１５分間加熱して不織布研磨材を得た。この不織布研磨材を幅７．５ｃｍ×長さ１１ｃｍに裁断して研磨パッドを得た。

a)大日本インキ化学工業社製「フェノライトＧＡ１３６４」
b)アデカ社製「ボンタイターＨＵＸ８１１」
c)ＪＳＲ社製「０６１９ ＳＢＲＬＡＴＥＸ」
d)花王社製「エアロゾルＯＴ−７５」

a)大日本インキ化学工業社製「フェノライトＧＡ１３６４」
b)アデカ社製「ボンタイターＨＵＸ８１１」
c)ＪＳＲ社製「０６１９ ＳＢＲＬＡＴＥＸ」
d)花王社製「エアロゾルＯＴ−７５」

以下の試験により、得られた研磨パッドの洗浄力を評価した。
１）焦げ付き汚れ除去試験（Food Soil Removal Test）

表４に示した量の各材料を準備した。牛挽肉、チーズをミキサーにかけ、これにチェリージュース、トマトジュースを加えて再びミキサーにかけた。さらに牛乳、グラニュー糖、小麦粉を加えてミキサーにかけた。できあがった混合物をステンレス板（ＳＵＳ３０４、５０×２２８ｍｍ）に２ｇ均一に塗布した。これを１８０℃のオーブンに入れ、３０分間焼くことを、３回繰り返した。このようにして焦げ付き汚れを付着させたステンレス板の表面に研磨パッドを当て、親指の圧力にて擦った。汚れの落としやすさを評価した。

評価基準
落とせたもの：○
落とせなかったもの：×

２）ステンレスのくすみ汚れ（表面酸化物）除去試験
ステンレス板にサラダオイルを塗り、ガスコンロで熱して、薄茶色のくすみをつくった。くすんだ表面に不織布研磨材をあて、手で擦った。汚れの落としやすさを評価した。

評価基準
特に速く落とせたもの：◎
落とせるもの：○
落とせるが時間かかる：△
落とせなかったもの：×

３）摩擦試験
ステンレス板、メラミン製弁当箱、ガラス板の表面に研磨パッドを当てて、手で１０往復擦った。摩擦した表面の傷つき具合を目視により評価した。

評価基準
凝視しても分からない：◎
目視しにくい：○
目視できる：△
光沢を失う：×

試験結果を表５に示す。

実施例１〜７、及び比較例１〜４より、バインダーとしては、モース硬度２未満のもの、ここではＳＢＲ樹脂、ウレタン樹脂は、こげ付きよごれの除去の点で適切ではなく、モース硬度２を超えるフェノール樹脂、エポキシ樹脂などが適切である。また、微粒子研磨剤のサイズは、ＪＩＳ２０００番とこれより小さいサイズの研磨剤が傷つけ度合いが少ない。また、ＪＩＳ６０００番よりも小さいサイズでは、くすみ汚れの除去がしにくくなる。したがって、微粒子研磨剤の好ましいサイズはＪＩＳ２０００番以上６０００番以下である。

実施例８〜１６、比較例５
厚さ約１ｃｍ及び目付約１２２ｇ／ｍ²の、実質的な厚さのある不織ウェブを長さ４ｃｍ（伸張した時の長さ）の捲縮、配向したナイロン繊維であって、１５ｄ（直径４０μ）のものから、ランドーウェーバー機によって形成した。ＪＳＲ社製「０６１９ＳＢＲラテックス」９７部及び花王社製「エアロゾルＯＴ−７５」３部を配合して、バインダー混合物を調整した。

上記の実質的な厚さを有する不織ウェブを二本のゴムロールの間を通しながら、上記のバインダー混合物を塗布した。その乾燥塗布重量は１００ｇ／ｍ^２であった。バインダーで被覆され、繊維の固定化されたウェブに対して、次の処方の混合物をハンドスプレーガンにてスプレーコートした。

a) 大日本インキ化学工業社製「フェノライトＧＡ１３６４」
b) 信越化学工業社製「メトローズ６５ＳＨ−４０００」
c) フジミインコーポレーテッド製「ＦＯ３０００」

以下の試験により、得られた研磨パッドの洗浄力を評価した。結果を表７に示す。
１）焦げ付き汚れ除去試験（Food Soil Removal Test）
実施例１〜７で使用したのと同じ焦げ付き汚れステンレス板を準備した。研磨パッドを、有効パッド面積４９．５９ｃｍ^２（５．７ｃｍ×８．７ｃｍ）、圧力４８．０９ｇ／ｃｍ^２、スピード４５往復／分、ストローク３５ｃｍにて往復運動させ、設置面積１１４ｃｍ^２（５．０ｃｍ×２２．８ｃｍ）の焦げ付き汚れステンレス板を擦った。その際、プレート中央部の面積３６．１ｃｍ^２（１９ｃｍ×１．９ｃｍ）について２０往復ごとに洗浄面積を算定した。９０％洗浄されるまでこれを繰り返し、最小二乗法によって２次曲線に近似を行い、１００％洗浄に要する回数を算出した。この値を基に比較例１（微粒子研磨材無し）のものを１００とした場合の換算値で示す。

２）ステンレスのくすみ汚れ（表面酸化物）除去試験
ステンレス板を住友３Ｍ社製「スコッチブライトＡ１１」で均一にこすり、表面の光沢（２０度グロス）を測定して２０〜４０の間になるようにした。光沢の測定にはＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ社製の「Ｍｉｃｒｏ−Ｔｒｉ Ｇｌｏｓｓ ｍｅｔｅｒ」を用いた。このステンレス板をガスレンジの炎で炙り表面に焼き色をつけて“くすみ”汚れとした。このとき表面の２０度グロスが２５以下程度になっていることを確認した。東洋精機製「プッシュプルテスター」を使用して、スピード４５、擦り角度−３５度、０度、及び＋３５度での摩擦を、各１０往復を順次繰り返した。繰り返しの都度（３０回ごと）に２０度グロスを測定した。最小二乗法によって２次曲線に近似を行い、１５０回擦った場合のグロスを算出し、ここに示した。

３）ガラス摩擦試験
ガラス板の表面に研磨パッドを当てて、手で１０往復擦った。摩擦した表面の傷つき具合を以下の基準により評価した。

評価基準
目視できないし、顕微鏡（150倍）で確認できない：○
目視できないが、顕微鏡（150倍）で確認できる：△
目視できる：×

実施例１１、１２、１５、１６、比較例１より、微粒子研磨材と軟質粒子研磨材の配合比率は、１：９から９：１の範囲でコゲ付汚れとステンレスのくすみ落としに有効である。

実施例１６、１３、１４、１５、比較例４から、ガラスへの傷つけ度合いは微粒子研磨材のサイズが２０００番から３０００番でのキズは目視限界付近の細かさであり、実質的にはキズは目視できない。４０００番以上ではキズは光学的視認以下であり、実質的にキズをつけていない。つまり、キズつけ度合いからは有効な範囲は２０００番とそれより小さなサイズが有効であり、くすみ取りとグロス向上の点では、微細研磨粒子のサイズは大きいほどよく、６０００番よりは４０００番、それより２０００番の方がより効果が大きい。

以上のことを総合して、微細研磨粒子のより好ましい範囲は３０００番から６０００番の範囲である。実施例８、９に使用された微粒子研磨材は、ジルコニア含有アルミナベースであり、これを使用しても、上記の性能と同等である。

実施例１７〜２５
塗布量の影響
厚さ約１ｃｍ及び目付約１２２ｇ／ｍ²の、実質的な厚さのある不織ウェブを長さ４ｃｍ（伸張した時の長さ）の捲縮、配向したナイロン繊維であって、１５ｄ（直径４０μ）のものから、ランドーウェーバー機によって形成した。ＪＳＲ社製「０６１９ＳＢＲラテックス」９７部及び花王社製「エアロゾルＯＴ−７５」３部を配合して、バインダー混合物を調整した。

上記の実質的な厚さを有する不織ウェブを二本のゴムロールの間を通しながら、上記のバインダー混合物を塗布した。その乾燥塗布重量は１００ｇ／ｍ^２であった。バインダーで被覆され、繊維の固定化されたウェブに対して、次の処方の混合物をハンドスプレーガンにてスプレーコートした。

a) 大日本インキ化学工業社製「フェノライトＧＡ１３６４」

実施例８〜１６と同様にして、得られた研磨パッドの洗浄力を評価した。結果を表９に示す。

コゲつき汚れは、塗布量が多いほどよくなる傾向であるが、くすみ汚れ及びグロス向上性は塗布量が少ないほどよくなる傾向がある。実施例にて示した量での実使用上の優劣はなく、全てが性能上有効な範囲にある。

本発明の研磨パッドは典型的には長方形または円形で、手に入るくらいの大きさであるのが好適である。このパッドは混合デニールのナイロンまたはポリエステルの捲縮フィラメントの実質的な厚さを有する不織布構造物であって、その接触点がポリマーバインダーで結合されたものである。この不織布構造物の少なくとも一つの面は、少なくとも2種の研磨材粒子を含有したバインダーでコーティングされている。

このパッドは、調理場、調理器具、食器において、洗浄のためにすり磨いたときに金属やプラスチックを傷つける度合いが少なく、また、ポットや鍋の焦げ付きや金属部分のくすみ汚れ、茶渋などを一つのパッドできれいにすることが出来、かつ金属部分の磨き効果により輝きを増すことが出来る。

Claims (6)

1. 不規則に配列された繊維から構成される不織布と；該不織布の繊維に接着された接着剤と；該接着剤によって不織布に接着された研磨粒子とを、有する実質的に嵩高な不織布研磨材において、
   該研磨粒子が軟質大寸法粒子と硬質小寸法粒子とを含有してなる不織布研磨材。
2. 前記軟質大寸法粒子の粒径が硬質小寸法粒子の粒径の１０〜１０００倍である請求項１記載の不織布研磨材。
3. 前記軟質大寸法粒子の平均粒径が０．１〜１ｍｍであり、前記硬質小寸法粒子の平均粒径が１〜１０μｍである請求項１記載の不織布研磨材。
4. 前記軟質大寸法粒子のモース硬度が２〜４であり、前記硬質小寸法粒子のモース硬度が８以上である請求項１記載の不織布研磨材。
5. 前記接着剤のモース硬度が軟質大寸法粒子のモース硬度と同程度である請求項１記載の不織布研磨材。
6. 軟質大寸法粒子と硬質小寸法粒子との配合比率が１：９から９：１の範囲である請求項１記載の不織布研磨材。