JP2010116332A - 拭き取り用シート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セルロースミクロフィブリルから成るセルロース不織布、または該不織布を一層として含む多層構造体からなるシートであって、目付が3g/m2以上150g/m2以下、かつ透気抵抗度が10s/100ml以上1000s/100ml以下であることを特徴とする拭き取り用シート。
【選択図】図1
Description
当然、拭き取り用シートに求められるのは、高い効率で拭き取りを実施できる性能である。従来、このような拭き取り用シートの開発においては、2通りの方向性が試行されてきた。一つはシート状の基材に洗浄用組成物(以下「洗浄剤」ともいう。)を含浸させた含浸シートとし、該組成物の洗浄効果により拭き取り効率を高める方向性、そしてもう一つは、シートそのものの素材、表面形状、構造等により拭き取り効率を高める工夫を施す方向性である。実際には、これら双方を組み合わせる開発も数多くなされている。
これに対し、特許文献3〜5では、少なくともシート状構造体の構造そのものに工夫がなされている。特許文献3では、凹凸を施したシート状構造体(不織布)に、対象となる汚れを溶解できる洗浄剤を含浸して使用する技術として開示されている。また、特許文献4および特許文献5ではシート状構造体の構造の微細性が着眼されており、特許文献4では微多孔性複合膜、特許文献5では直径1〜2μmの微細繊維からなるワイピングクロスが使用されている。
[1]セルロースミクロフィブリルからなるセルロース不織布、または該不織布を一層として含む多層構造体からなるシートであって、目付が3g/m2以上150g/m2以下、かつ透気抵抗度が10s/100ml以上1000s/100ml以下であることを特徴とする拭き取り用シート。
[2]セルロース不織布を構成する繊維の数平均繊維径が300nm以下であることを特徴とする[1]に記載の拭き取り用シート。
[3]セルロース不織布が、糖、多価アルコール、アルコール誘導体、及び水溶性高分子からなる群から選択される単数または複数の水溶性化合物を該セルロース不織布の重量を100%とした時に合計0.5重量%以上20重量%以下含有する不織布であることを特徴とする[1]または[2]のいずれかに記載の拭き取り用シート。
本発明は、拭き取り用シートに関する。ここで、本発明の拭き取り用シートとは、狭義には人体用の拭き取り用シート(脂採り紙を含む)、家庭等で使用する家具、電化製品、または精密製品の汚れ拭き取り用シート、工業用のワイパー、半導体製造工程で使用される精密洗浄用のワイパー等の拭き取り機能を目的とするシート状構造体を意味し、広義には半導体ウエハや金属、水晶、ガラス等の精密研磨工程で使用されるワイピングクロスや半導体洗浄工程で使用する洗浄用フィルターシート等、拭き取り以外の機能(前者では研磨機能、後者ではフィルター機能)も併せ持つシート状構造体も含まれるものとする。
ここで、透気抵抗度とは、ガーレー式デンソメータ((株)東洋精機製、型式G−B2C)を用いて100mlの空気の透過時間(単位;s/100ml)の測定を室温で行った結果を意味する。測定は、一つのシートサンプルに対して種々の異なる位置について5点の測定を行い、その平均値とする。
上述した本発明の拭き取り用シートは、人体用の洗浄拭き取り用シート(脂採り紙を含む)、家庭等で使用する家具、電化製品、または精密製品の汚れ拭き取り用シート、工業用のワイパー、半導体製造工程で使用される精密洗浄用のワイパーとして好適に使用できる。また、半導体ウエハや金属、水晶、ガラス等の精密研磨工程で使用されるワイピングクロスや半導体洗浄工程で使用する洗浄用フィルターシート等、その他の機能(前者では研磨機能、後者ではフィルター機能)も併せ持つシート材料としても使用できる。すなわち、本発明の拭き取り用シートは、極めて高い効率と高い精度での拭き取りを可能とするばかりでなく、セルロースのもつ耐熱性や対溶剤性により、幅広い環境下で使用することが可能となる。
セルロースミクロフィブリルは、ミクロフィブリルと呼ばれる数nm〜200nmの繊維径のセルロース繊維ないしはその集束体を意味する。より具体的には、バクテリアセルロースと呼ばれる、酢酸菌やバクテリア類の産生するセルロースか、あるいはミクロフィブリル化セルロースと呼ばれる、パルプ等の植物由来あるいはホヤセルロースのような動物由来のセルロースを高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、グラインダー等の高度にせん断力の加わる装置で微細化処理することにより得られる、繊維表面から引き剥がれた独立したミクロフィブリルあるいはそれらが収束した微細繊維(非特許文献1;A.F.Turbak, F.W.Snyder and K.R.Sandberg, ” Microfibrilated Cellulose, A New Cellulose Product: Properties, Uses, and Commercial Potential” J.Appl.Polym.Sci.: Appl. Polym. Symp., 37, 815 (1983))を意味する。このうち、本発明では、コストや品質管理の面からミクロフィブリル化セルロースを原料として使用することがより好ましい。
このうち、塗布法においては、ミクロフィブリルを水に分散させた水系分散液からは、所定の透気抵抗度範囲の不織布は得られないため、少なくとも水よりも表面張力の低い有機溶媒(例えば、イソプロパノールやエチルセロソルブ等のアルコール)と水の混合溶液中にミクロフィブリルを分散させた有機溶媒系分散液を使用する必要がある。そこで、該有機溶媒系分散液に、必要に応じて、所定の特定の水溶性化合物を溶解させ、キャスト後、乾燥させて製膜する。なお、分散媒体中の有機溶媒の組成を大きく設定することにより、所定の透気抵抗度にコントロールすることが可能となる。しかしながら、セルロースミクロフィブリルの分散液においては、セルロースミクロフィブリルの濃度を2重量%以上に高めることはレオロジー的な制約上(著しく増粘してしまう)難しく、該分散液から分散媒体を乾燥させて得るシート(不織布)は極めて低い目付のものに限定されてしまう。加えて、上記の高粘度の分散液を均一に製膜するのは意外と難しく、一定面積のシートを作製するのに大量の有機溶媒を必要とする点でコスト面でも不利である。この点で、塗布法は条件によっては(極めて低目付での製膜)有効であるものの、本発明のセルロース不織布の製造方法としては、以下に記載する抄紙法によるのがより好ましい。
第一の方法は、セルロースミクロフィブリルを水に適当な分散状態にコントロールしつつ分散させ、目の細かい濾布上で抄紙を行い、得られた湿紙中の水を有機溶媒への置換工程において有機溶媒に置換させ、乾燥させるという方法である。この方法の詳細については、本発明者らによる文献(特許文献6;国際公開2006/004012号パンフレット)に従う。
まず、上述した3つの工程の詳細について説明する。エマルジョン抄紙法は、所定のセルロースミクロフィブリルの水系分散液から抄紙法により湿紙を製膜し、該湿紙を乾燥させるシンプルなものである。
調製工程で使用する水系分散液は、セルロースミクロフィブリル0.05重量%以上0.5重量%以下、大気圧下での沸点範囲が50℃以上200℃以下の油性化合物0.5重量%以上10重量%以下、糖、多価アルコール、アルコール誘導体、水溶性高分子からなる群から選択される単数または複数の水溶性高分子を合計0.003重量%以上0.3重量%以下、及び水85重量%以上99.5重量%以下を含む水系分散液であることが必要である。
次に、調製工程で調製する水系分散液中には、0.15重量%以上10重量%以下の、大気圧下での沸点範囲が50℃以上200℃以下である油性化合物がエマルジョンとして、85重量%以上99.5重量%以下の水から成る水相に分散していることが好ましい。
例えば、炭素数6〜炭素数14の範囲の炭化水素、具体的には、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−デカン、n−ウンデカンやそれらの異性体(例えば、イソヘキサン、イソオクタン、イソデカン)に代表される鎖状飽和炭化水素類、シクロヘキサン、シクロヘキセンのような環状炭化水素類、ジイソブチレンやシクロヘキセンのような鎖状または環状の不飽和炭化水素類、及びベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素類、次に、炭素数5〜炭素数9の範囲であり一価かつ一級のアルコール、具体的には、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、イソヘキサノール、イソヘプタノール、(Z)−3−ヘキセン−1−オール、2−メチル−1−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、4−メチル−1−ペンタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、(2E,4E)−2,4−ヘキサジエン−1−オール、2−メチル−2−ヘキサノール、イソヘプタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、イソオクタノール、1,3−ベンゾジオキソール−5−メタノール等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。一級のアルコールではないが、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、2−メチル−2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、シクロヘプタノール、4−ヘプタノール、1−メチルシクロヘキサノール、1−エチニルシクロペンタノール、2−オクタノール、(S)−2−オクタノール、シクロオクタノール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、1−エチニルシクロヘキサノール、1−オクチン−3−オール等の炭素数5〜炭素数9の範囲である一価のアルコールも油性化合物として好適に使用できる。
これらの油性化合物は単体として配合してもよいし、複数の混合物を配合してもよい。さらには、エマルジョン特性を適当な状態に制御するために、これら油性化合物中に本発明で使用するセルロース不織布に含有する特定の水溶性化合物を溶解させてもよい。ただし、この際の特定の水溶性化合物の混合量は、油性化合物に対し25重量%以下であることが好ましい。これ以上の添加量とすると油性化合物のエマルジョンの形成能が低下するため、好ましくない。
上述した油性化合物は、調製工程における水系分散液中にエマルジョンとして分散していることが重要である。この場合、油滴が水相に分散しているO/W型のエマルジョンである。油滴サイズに該当した網目構造が乾燥後の構造体に反映されるため、油滴サイズは小さく、安定に分散していることが好ましい。
ここで、最終的な水系分散液中では水以外の成分は、85重量%以上99.5重量%以下、好ましくは90重量%以上99.4重量%以下、さらに好ましくは92重量%以上99.2%以下の組成の水中に分散または溶解していることが好ましい。水系分散液中の水の組成が85重量%より低くなると、粘度が増大するケースが多く、エマルジョンを分散液中に均一に分散し難くなり、均一な構造の通気性を有するセルロース不織布が得られ難くなるため好ましくない。また、水系分散液中の水の組成が99.5重量%を超えると、配合組成としてエマルジョンの含有量が低減され、濃縮組成物中の油性化合物濃度が低くなってしまい、通気性の構造体が得られ難くなるため、やはり好ましくない。
ミクロフィブリル化セルロース等を使用して調製した水系分散液を抄紙する方法は、基本的には、本発明者らによる特許文献6に記載されている技術に準じる。特許文献6とエマルジョン抄紙法との差異は、抄紙用の水系分散液中に油性化合物と水から成るエマルジョンが含まれている点であるが、特許文献6で開示されている抄紙の条件により良好に抄紙を実施できる。その理由は、調製工程で調製する水系分散液中でエマルジョン成分がミクロフィブリル化セルロースから成る会合体中(軟凝集体)に取り込まれて存在している点にあると考えられる。
上述したように本発明では、抄紙工程によってエマルジョンが濃縮化され、脱水前の水系分散液中の油性化合物濃度に対し、脱水工程後の湿紙では該油性化合物濃度が約5倍以上、好適な場合には10倍以上に濃縮化される。
すなわち、乾燥後のセルロース不織布に対し、さらにカレンダー装置による平滑化処理を施す工程を含むことにより、薄膜化が可能となり、広範囲の、膜厚/通気度/強度の組み合わせの本発明のセルロース不織布を提供することが可能となる。例えば、10g/m2以下の目付の設定下で20μm以下(下限は3μm程度)の膜厚のセルロース不織布を容易に製造することが可能である。カレンダー装置としては単一プレスロールによる通常のカレンダー装置の他に、これらが多段式に設置された構造をもつスーパーカレンダー装置を用いてもよい。これらの装置、およびカレンダー処理時におけるロール両側それぞれの材質(材質硬度)や線圧を目的に応じて選定することにより多種の物性バランスをもつセルロース不織布を得ることができる。
さらに、抄紙機による抄紙工程において、抄紙機に通水性を有するシート状の支持体をのせて、水系分散液を構成する水の一部を該支持体上で脱水(抄紙)を行い、該支持体上にセルロースミクロフィブリルからなるセルロース不織布の湿紙を積層化させ、一体化させることにより、少なくとも2層以上の多層構造体からなる多層化シートを製造することができる。
(実施例1,2および比較例1)
本発明の拭き取り用シートの性能を調べるために、化粧用の脂取り紙としての性能評価を行った。
セルロース原料としてコットンリンターパルプ(日本紙パルプ商事(株))を使用し、該パルプを固形分10重量%となるように水中に浸漬させて130℃、4時間のオートクレーブ処理をした後、得られた膨潤パルプを何度も水洗し、水を含浸した状態の膨潤パルプを得た。
Pr(%)=(1−w×0.94/(1.5×d))×100 (1)
いずれのサンプルも空孔率は80%近傍の白色で通気性のあるシートであった。S1の表面の10000倍の倍率でのSEM画像を図1に示した。図1を含めたS1の表面に関する2枚のSEM画像の写真の解析により、S1の表面におけるミクロフィブリル化セルロースの数平均繊維径は98nmであった。
以上のことからS1およびS2はいずれも本発明で使用できるセルロース不織布であった。
Claims (3)
- セルロースミクロフィブリルからなるセルロース不織布、または該不織布を一層として含む多層構造体からなるシートであって、目付が3g/m2以上150g/m2以下、かつ透気抵抗度が10s/100ml以上1000s/100ml以下であることを特徴とする拭き取り用シート。
- セルロース不織布を構成する繊維の数平均繊維径が300nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の拭き取り用シート。
- セルロース不織布が、糖、多価アルコール、アルコール誘導体、及び水溶性高分子からなる群から選択される単数または複数の水溶性化合物を該セルロース不織布の重量を100%とした時に合計0.5重量%以上20重量%以下含有する不織布であることを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の拭き取り用シート。
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