JP2010110707A

JP2010110707A - 清拭用具

Info

Publication number: JP2010110707A
Application number: JP2008286462A
Authority: JP
Inventors: Nobumasa Kanenori; 順正金法; Masatsugu Mukai; 正嗣向; Hiroshi Nakatani; 洋中谷
Original assignee: Komatsu Seiren Co Ltd; Sanyo KK
Current assignee: Komatsu Seiren Co Ltd; Sanyo KK
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-05-20

Abstract

【課題】清拭部の表面を発泡樹脂やシリコーンゴムで被覆することなく、発塵が充分に抑えられた清拭用具を提供する。
【解決手段】軸２０と、軸２０の少なくとも一方の端部に設けられた清拭部３０とを有する清拭用具１０であり、清拭部３０が、繊維集合体を含み、該繊維集合体を構成する繊維の平均繊維径が、１μｍ超１０μｍ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、清拭用具に関する。

各種清拭、薬や化粧品の塗布等に用いられている清拭用具としては、棒状の軸の少なくとも一方の端部に綿（コットン）や極細の合成繊維を巻き付けた綿球部を有するもの（いわゆる綿棒）が知られている。
しかし、従来の清拭用具を工業用、特に精密機械用、半導体関連用、光通信関連用等として用いた場合、繊維から発生する塵（リント（綿埃）、繊維屑等）が問題となる。

そこで、綿球部を発泡樹脂やシリコーンゴムで被覆したもの（例えば、特許文献１、２）等が提案されている。
しかし、これら清拭用具には、発泡樹脂やシリコーンゴムからの溶出物（可塑剤、界面活性剤、シリコーン化合物、ナトリウムイオン等）が、被清拭物に移るという問題がある。特に、シリコーン化合物、ナトリウムイオンを溶出する清拭用具は、半導体関連の清拭に用いることはできない。
特開２００５−３４９２９６号公報特開平０９−０４７３７７号公報

本発明は、清拭部の表面を発泡樹脂やシリコーンゴムで被覆することなく、発塵が充分に抑えられた清拭用具を提供する。

本発明の清拭用具は、軸と、該軸の少なくとも一方の端部に設けられた清拭部とを有する清拭用具であり、前記清拭部が、繊維集合体を含み、該繊維集合体を構成する繊維の平均繊維径が、１μｍ超１０μｍ以下であることを特徴とする。

前記清拭部は、前記繊維集合体からなる最外層と、該最外層の内側に設けられた内層とから構成されることが好ましい。
前記繊維集合体を構成する繊維は、ポリアクリロニトリルを含むことが好ましい。

本発明の清拭用具は、清拭部の表面を発泡樹脂やシリコーンゴムで被覆することなく、発塵が充分に抑えられている。

（清拭用具）
本発明の清拭用具は、軸と、該軸の少なくとも一方の端部に設けられた清拭部とを有する。
図１および図２は、本発明の清拭用具の一例を示す図である。清拭用具１０は、軸２０と、該軸２０の少なくとも一方の端部に設けられた清拭部３０とを有する。

軸２０としては、接着剤を片面に塗布した紙やフィルムを芯に巻きつけたもの；接着剤を片面に塗布した紙やフィルムを芯なしで巻き回したもの；プラスチック軸（ポリプロピレン軸等）、木軸、金属軸（アルミニウム軸等）、カーボンファイバー軸等が挙げられる。
軸２０の直径は、通常、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度である。軸２０の長さは、通常、１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度である。

清拭部３０は、繊維集合体（Ａ）を含むものであり、少なくとも表面が繊維集合体（Ａ）で覆われている。
繊維集合体（Ａ）は、繊維（ａ）から構成される。繊維集合体（Ａ）としては、繊維（ａ）が単に集合したもの、繊維（ａ）が絡まった綿（わた）状のもの、繊維（ａ）が集積された不織布状のもの等が挙げられる。

繊維（ａ）の平均繊維径は、１μｍ超１０μｍ以下である。平均繊維径が１μｍ以下では、繊維（ａ）の強度が不充分となり、繊維切れによる塵の発生が充分に抑えられない。平均繊維径が１０μｍを超えると、油膜や１０μｍ以下の大きさの塵を充分に清拭できない。
繊維（ａ）の平均繊維径は、繊維集合体（Ａ）を走査型電子顕微鏡で撮影し、電子顕微鏡写真上から無作為に選択した２０箇所の繊維（ａ）の繊維径を測定し、これらを平均して求める。

繊維（ａ）の材料としては、ポリマー（熱可塑性ポリマー、生分解性ポリマー等）、ポリマーブレンド、無機物質を１種類以上ブレンドした複合体等が好ましい。
熱可塑性ポリマーとしては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン４６、ポリアミド、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。
生分解性ポリマーとしては、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸グリコール、ポリエチレン・ビニルアセテート、ポリエチレン・ビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、コラーゲン等が挙げられる。
ポリマーブレンドとしては、ポリエチレン・ビニルアルコールとポリ乳酸との組み合わせ、ポリメタクリル酸メチルとアクリロニトリルとの組み合わせ、ポリアニリンとポリエチレンオキシドとの組み合わせ、コラーゲンとポリエチレンオキシドとの組み合わせ、シルクとポリエチレンオキシドとの組み合わせ、ポリアニリンとポリスチレンとの組み合わせ等が挙げられる。
複合体としては、ポリビニルアルコールとシリカとの組み合わせ、ナイロン６とモンモリロナイトとの組み合わせ、ポリアクリロニトリルと酸化チタンとの組み合わせ、ポリカプロラクトンと炭酸カルシウムとの組み合わせ、ポリカプロラクトンとカーボンナノチューブとの組み合わせ等が挙げられる。

繊維（ａ）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
繊維（ａ）としては、耐溶剤性の観点より、ポリアクリロニトリル（以下、ＰＡＮと記す。）が好ましい。ＰＡＮは、アセトン、イソプロピルアルコール、水等の溶媒に浸漬した場合に溶出する溶出物の量が、他のポリマーに比較して極めて少ない。

清拭部３０の軸方向の長さは、通常、１２〜１６ｍｍ程度である。清拭部３０の太さは、通常、２〜１０ｍｍ程度である。
清拭部３０の形状としては、図示例の楕円球（楕円体）状の他に、水滴状、円錐状、スパイラル状等が挙げられる。

清拭部３０は、図１に示すように、軸２０の端部に設けられた繊維集合体（Ａ）のみからなる繊維塊状体であってもよく、図２に示すように、軸２０の端部に設けられた内層３２の表面を繊維集合体（Ａ）からなる最外層３４で被覆したものであってもよい。

内層３２としては、発泡樹脂（オレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂等）やシリコーンゴムの成形体；繊維集合体（Ａ）以外の他の繊維集合体（Ｂ）からなる繊維塊状体（綿球部）を軸２０の端部に設けたもの；該繊維塊状体の表面を発泡樹脂やシリコーンゴムでさらに被覆したもの等が挙げられる。他の繊維集合体（Ｂ）を構成する繊維（ｂ）としては、平均繊維径が繊維（ａ）の範囲から外れる綿（コットン）、合成繊維（極細の合成繊維等）等が挙げられる。
内層３２を設けることにより、清拭部３０に弾力性が付与される。また、繊維集合体（Ａ）の使用量を節約できる。図２の清拭部３０においては、繊維集合体（Ａ）からなる最外層３４を有するため、内層３２を形成している樹脂等からの（自己発塵による）塵の発生、溶出物の溶出、繊維屑等が原因となる塵の発生等が抑えられる。

（清拭用具の製造方法）
清拭用具１０は、軸２０の少なくとも一方の端部または該端部に形成された内層３２に、繊維集合体（Ａ）を巻き付けて清拭部３０を形成することによって製造できる。
繊維集合体（Ａ）または繊維（ａ）を巻き付ける際には、軸２０の端部の表面、または内層３２の表面、または繊維集合体（Ａ）の一部に接着剤等をあらかじめ塗布しておいてもよい。

繊維集合体（Ａ）または繊維（ａ）の製造方法としては、溶融紡糸法、セルフアッセンブリー法、フェイズ・セパレーション法、エレクトロスピニング法等が挙げられる。
以下、エレクトロスピニング法について説明する。

エレクトロスピニング法に用いる装置は、先の尖ったプラス電極（毛細管やノズル。以下、プラス電極をノズルと記す。）と、平板状等のマイナス電極（アース電極）とで構成される。先の尖ったノズルとしては、注射器の針、ガラスキャピラリに電極を差し込んだもの等が挙げられる。
該装置においては、先端にノズルが取り付けられたポリマー溶液タンク、注射器であればシリンジもしくは針に、プラスの電圧が印加されており、ノズルを出た電荷を帯びたポリマー溶液は、電界中をマイナス電極に向かって吸い寄せられる。このとき、ポリマーが低分子だと粒子状にスプレーされて繊維形状を保てない。ポリマーが高分子だと複数に分かれた繊維がマイナス電極に向かって吸い寄せられ、マイナス電極の表面に繊維（ａ）が集積され、不織布状の繊維集合体（Ａ）が形成される。集積された繊維（ａ）は長繊維である。

エレクトロスピニング法では、繊維（ａ）の原料であるポリマーは、溶媒に溶解した状態でなければならない。ポリマーの濃度は、ポリマー溶液１００質量％中、１〜３０質量％が好ましい。ポリマーの濃度が１質量％以上であれば、粒子状にスプレーされにくく、繊維形状を保てる。ポリマーの濃度が３０質量％を超えると、平均繊維径が１０μｍ超の繊維となったり、ポリマー溶液の粘度が高くなりすぎて紡糸が困難となったりすることがある。

溶媒は、ポリマーを均一に溶解できるものであればよい。溶媒としては、極性の高い溶媒（水、ギ酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等）、アルコール系溶媒（エチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール等）、塩素系溶媒（四塩化炭素、クロロホルム等）、ケトン系溶媒（アセトン、メチルエチルケトン等）、芳香族系溶媒（トルエン、ベンゼン等）等が挙げられる。溶媒は、２種類以上の混合物であってもよい。

ポリマー溶液には、被清拭物に悪影響を及ぼさない範囲で、添加剤（耐光向上剤、酸化防止剤、可塑剤等）を添加してもよい。耐光向上剤としては、ヒンダードアミン、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。酸化防止剤としては、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）等が挙げられる。可塑剤としては、エポキシ化大豆油等が挙げられる。
ポリマー溶液には、被清拭物に悪影響を及ぼさない範囲で、着色剤（顔料、染料等）、導電性カーボン、界面活性剤等を添加してもよい。導電性カーボンまたは帯電防止効果のある界面活性剤を添加することにより、清拭部３０に帯電防止性能が付与される。

印加される電圧は、通常、５ｋＶ〜３０ｋＶである。また、印加される電圧の強さは、ノズルからマイナス電極までの距離とも関連している。距離が短ければ小さい電圧でもよく、距離が長ければ電圧もまた距離に応じた大きさが必要となる。また、距離だけでなく、ノズルからの吐出量、ポリマー溶液の濃度や粘度、ポリマーの種類や分子量、繊維（ａ）の繊維径や品位によっても最適な電圧が異なってくるので、製造する繊維（ａ）に応じた電圧を選ぶ必要がある。

マイナス電極の形状は、平板状である必要はなく、任意の形状であってもよい。例えば、ベルト状、ロール状、円盤状等が挙げられる。ベルト状であれば、電極を回転させながら、集積された繊維（ａ）を巻き取ることができる。ロール状であれば、筒状に集積された繊維集合体（Ａ）を得ることができる。円盤状であれば、円盤の中心を通る軸をノズルに対し垂直に配置し、円盤を高速に回転させることにより、繊維（ａ）の方向の揃った繊維集合体（Ａ）を得ることができる。

また、ノズルとマイナス電極との間に、捕集部材（例えば、メッシュ）を挿入すると、該捕集部材の上に繊維（ａ）が集積される。該捕集部材は、メッシュ状である必要はなく、ノズルとマイナス電極の間で電荷の移動を阻害しない形状であればよい。
さらに、ノズルの数は増やすことで、生産性をあげてもよい。ノズルの数を増やした場合、ポリマー溶液は、１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。

得られた繊維（ａ）、該繊維（ａ）から構成される繊維集合体（Ａ）、または該繊維集合体（Ａ）を含む清拭部３０をエレクトレット加工により帯電させることにより、被清拭物の塵を吸着により除去してもよい。

以上説明した本発明の清拭用具にあっては、清拭部に含まれる繊維集合体（Ａ）を構成する繊維（ａ）の平均繊維径が１μｍ超１０μｍ以下であるため、繊維切れ等による繊維屑が発生しにくく、かつ１０μｍ以下の塵を清拭できる。よって、清拭部の表面を発泡樹脂やシリコーンゴムで被覆することなく、清拭部からの発塵が充分に抑えられる。そして、清拭部の表面を発泡樹脂やシリコーンゴムで被覆しないため、発泡樹脂やシリコーンゴムからの溶出物が清拭部の表面から溶出したり、（自己発塵による）塵が発生したりすることはない。
また、繊維集合体（Ａ）がエレクトロスピニング法で得られたものの場合、該繊維集合体（Ａ）は長繊維からなる不織布状となるため、リントの発生も抑えられる。
よって、本発明の清拭用具は、精密機械、半導体関連、光通信関連等の清拭に好適に用いられる。また、通常の綿棒の用途にも使用可能である。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。

（平均繊維径）
繊維集合体を走査型電子顕微鏡で２０００倍の倍率で撮影し、無作為に選択した２０箇所の繊維の繊維径を測定し、これらを平均して平均繊維径を求めた。

（耐溶剤性試験）
得られた清拭用具の清拭部の繊維集合体（清拭用具１本分）の質量を室温２０℃で測定した後、清拭部を１０ｍＬの溶剤が入った秤量びんに入れ、室温で２４時間浸漬した。溶剤としては、アセトン、イソプロピルアルコール、キシレン、水の４種類を用いた。繊維集合体を取り出し、秤量びんの溶剤を室温で蒸発させ、秤量びん中の残渣を１２０℃（キシレンに浸漬したものは１５０℃）のオーブンで６０分間乾燥した後、室温まで放冷し、残渣の質量を測定した。

〔実施例１〕
ＰＡＮを溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（以下、ＤＭＡＣと記す。）に溶解して１５質量％のＰＡＮ溶液を調製した。
得られたＰＡＮ溶液をシリンジに入れ、印加電圧：２０ｋＶ、ノズルとマイナス電極との距離：２００ｍｍ、室温：２０℃、湿度：４０％ＲＨの条件で、エレクトロスピニング法で３時間紡糸を行って、マイナス電極上に設置したアルミニウム箔上にＰＡＮ繊維の長繊維を集積させ、不織布状の繊維集合体を得た。繊維集合体を構成するＰＡＮ繊維の平均繊維径は４．７μｍであった。

長さ：７３ｍｍ、直径：１．５ｍｍのポリプロピレン製の軸の両端に接着剤を塗布した後、該両端に得られた繊維集合体を巻き付け、長さ：１２ｍｍ、最大太さ：２．７ｍｍの楕円球状の清拭部を有する清拭用具を作製した。
該清拭用具を用いて、半導体ウエハー表面の清拭を行ったところ、微小な塵を拭き取ることができ、自己発塵による塵も発生していなかった。

〔実施例２〕
ポリウレタン（以下、ＰＵと記す。）を溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと記す。）に溶解して２０質量％のＰＵ溶液を調製した。
得られたＰＵ溶液をシリンジに入れ、印加電圧：２０ｋＶ、ノズルとマイナス電極との距離：２００ｍｍ、室温：２０℃、湿度：４０％ＲＨの条件で、エレクトロスピニング法で３時間紡糸を行って、マイナス電極上に設置したアルミニウム箔上にＰＵ繊維の長繊維を集積させ、不織布状の繊維集合体を得た。繊維集合体を構成するＰＵ繊維の平均繊維径は２．５μｍであった。

〔比較例１〕
ＰＡＮを溶媒のＤＭＡＣに溶解して１０質量％のＰＡＮ溶液を調製した。
得られたＰＡＮ溶液をシリンジに入れ、印加電圧：２０ｋＶ、ノズルとマイナス電極との距離：２００ｍｍ、室温：２０℃、湿度：４０％ＲＨの条件で、エレクトロスピニング法で３時間紡糸を行って、マイナス電極上に設置したアルミニウム箔上にＰＡＮ繊維の長繊維を集積させ、不織布状の繊維集合体を得た。繊維集合体を構成するＰＡＮ繊維の平均繊維径は０．７８μｍであった。

長さ：７３ｍｍ、直径：１．５ｍｍのポリプロピレン製の軸の両端に接着剤を塗布した後、該両端に得られた繊維集合体を巻き付け、長さ：１２ｍｍ、最大太さ：２．７ｍｍの楕円球状の清拭部を有する清拭用具を作製した。
該清拭用具を用いて、半導体ウエハー表面の清拭を行ったところ、自己発塵による塵が発生した。

〔実施例３〕
市販されている綿棒（株式会社山洋製、商品名「国産良品抗菌綿棒」）の綿球部に、実施例１で得られた繊維集合体を巻き付け、綿球部（内層）の表面全体を繊維集合体からなる最外層で被覆した楕円球状の清拭部を有する清拭用具を作製した。
該清拭用具について耐溶剤性試験を行った。表１に示すように、清拭用具１本当たりの残渣の質量は非常に少なかった。

また、得られた清拭用具を用いて、半導体ウエハー表面の清拭を行ったところ、微小な塵を拭き取ることができ、元の綿棒の綿球部からのリントの脱落や、自己発塵による塵も発生していなかった。また、綿球部があることで弾力性が付与されるため、拭き取り性が性能、感触ともにさらに向上した。

〔実施例４〕
市販されている綿棒（株式会社山洋製、商品名「国産良品抗菌綿棒」）の綿球部に、実施例２で得られた繊維集合体を巻き付け、綿球部（内層）の表面全体を繊維集合体からなる最外層で被覆した楕円球状の清拭部を有する清拭用具を作製した。
該清拭用具について耐溶剤性試験を行った。表１に示すように、水以外の溶剤では実施例３の３〜７倍の数値であった。

本発明の清拭用具は、精密機械、半導体関連、光通信関連等の工業用清掃用具として有用である。

本発明の清拭用具の一例を示す端部付近の側面図である。本発明の清拭用具の他の例を示す端部付近の側面図および一部断面図である。

符号の説明

１０清拭用具
２０軸
３０清拭部
３２内層
３４最外層

Claims

軸と、該軸の少なくとも一方の端部に設けられた清拭部とを有する清拭用具であり、
前記清拭部が、繊維集合体を含み、
該繊維集合体を構成する繊維の平均繊維径が、１μｍ超１０μｍ以下である、清拭用具。
前記清拭部が、前記繊維集合体からなる最外層と、該最外層の内側に設けられた内層とから構成される、請求項１に記載の清拭用具。
前記繊維集合体を構成する繊維が、ポリアクリロニトリルを含む、請求項１または２に記載の清拭用具。