JP2013159887A

JP2013159887A - 耐久性に優れた高性能ワイピング材

Info

Publication number: JP2013159887A
Application number: JP2012025656A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Araida; 康朗新井田; Junichi Taniguchi; 純一谷口
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】薬品処理など複雑な工程を必要とせず、ワイピング性能に優れ、かつ長時間の摩擦に耐え得る十分な強度と耐熱性を有するワイピング材を提供する。
【解決手段】カード機で開繊をした液晶ポリエステル繊維５０重量％以上含有する繊維ウェブを形成し、この繊維ウェブに高圧水流絡合処理を数度反転させて行い、表層部分に繊維径が０．５μｍ以下のフィブリル化された前記繊維を有する不織布を作成した。この不織布の片面にエンボス処理により凹凸構造を付与した繊維シート。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体の表面を拭浄ないし研磨する材料に関し、より具体的には金属や無機材料などの硬質な材料表面に付着した汚れや堆積物等の除去あるいは微細な凹凸の平坦化を行う材料に関する。

分割繊維ないしは海島型抽出繊維などからなる極細繊維シートが微細なワイピングや軽度の研磨用途に用いられている（例えば、特許文献１〜２参照。）。しかし、これらの極細繊維シートでは細繊度化と強度の両立が困難なため固着した汚れや粗面を拭取るのに十分な耐久性を持つ高性能ワイピング材を得ることは困難である。さらにこれらの極細繊維シートでは、冶具などを用いて高温部分の拭き取り作業を行ったり、機械的な回転による連続摩擦を受けながらワイピングを行う場合などに、耐熱性の不足による問題も指摘されている。

一方、液晶ポリエステル繊維を含む三次元交絡不織布が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。特許文献３ではフィブリル化の効果によるシートの機械的強度および耐摩耗性の向上を主張してはいるが、具体的なフィブリル化の様態とそのワイピング・研磨性能に関する効果までは確認されていない。

特開２００１−０４９５２９号公報特開２００９−０１３５４４号公報特開平９−０３１８１７号公報

本発明の目的は、薬品処理など複雑な工程を必要とせず、ワイピング性能に優れ、かつ長時間の摩擦に耐え得る十分な強度と耐熱性を有するワイピング材を提供することである。

本発明者等は上記目的を達成すべく、鋭意検討を行った結果、液晶ポリエステル繊維を所定量以上含む繊維ウェブに高圧水流絡合処理を施すことにより、表層部分に必要十分な微細フィブリル構造を発現させることで、シート強力と表面摩擦強度、低発塵性、さらには耐熱性にも優れた高性能ワイピング材を得ることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は液晶ポリエステル繊維を５０重量％以上含有し、かつ表層部分に繊維径が０．５μｍ以下のフィブリル化された液晶ポリエステル繊維を有する繊維シートであり、好ましくは不織布摩擦試験１０サイクル後の重量減少率が１％以下、より好ましくは表面温度２５０℃、1分間の熱処理における面積変化率が５％以下である上記の繊維シートであり、さらに好ましくは少なくとも片面にエンボス処理による凹凸構造を有する上記の繊維シートである。

そして本発明は、少なくとも片面に上記の繊維シートを用いてなるワイピングシートまたは研磨用シートに関する。

本発明の液晶ポリエステル繊維を所定量含み、かつ表層部分にフィブリル化された極細繊維を有する繊維シートは長時間の摩擦に耐え得る十分な強度と耐熱性を有し、さらにワイピング材として使用した場合、ワイピング性能に優れたものとなる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の繊維シートに含まれる液晶ポリエステル繊維を構成するポリマーは溶融時に光学的異方性を示すポリマーであり、溶融成形できる液晶性ポリマーであれば特にその化学的構成について限定されるものではないが、例えば、サーモトロピック液晶ポリエステル、またはこれにアミド結合が導入されたサーモトロピック液晶ポリマーなどを挙げることができる。
また、溶融液晶ポリマーは、芳香族ポリエステルまたは芳香族ポリエステルアミドに、更にイミド結合、カーボネート結合、カルボジイミド結合やイソシアヌレート結合などのイソシアネート由来の結合等が導入されたポリマーであってもよい。

本発明に用いる液晶ポリエステルは、好適には芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸等の反復構成単位からなり、例えば下記化１〜化２に示す反復構成単位の組合せからなるものが好ましい。

これらのうち、好ましくは化１および化２に示される反復構成単位の組合せのうち（５）、（６）、（７）および（９）からなるポリマーである。

特に下記化３に示す反復構成単位の組合せからなるポリマーが好ましく、具体的には（Ａ）及び（Ｂ）の反復構成単位からなる部分が６５質量％以上であるポリマーであり、特に（Ｂ）の成分が４〜４５質量％である芳香族ポリエステルが好ましい。

本発明で好適に用いられる液晶ポリエステルの融点は２５０〜３６０℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは２６０〜３２０℃である。なお、ここでいう融点とは、ＪＩＳＫ７１２１試験法に準拠し、示差走差熱量計（ＤＳＣ；メトラー社製「ＴＡ３０００」）で測定し、観察される主吸収ピーク温度である。具体的には、前記ＤＳＣ装置に、サンプルを１０〜２０ｍｇをとりアルミ製パンへ封入した後、キャリヤーガスとして窒素を１００ｃｃ／分流し、２０℃／分で昇温したときの吸熱ピークを測定する。ポリマーの種類によってはＤＳＣ測定において１ｓｔｒｕｎで明確なピークが現れない場合は、５０℃／分の昇温速度で予想される流れ温度よりも５０℃高い温度まで昇温し、その温度で３分間完全に溶融した後、−８０℃／分の降温速度で５０℃まで冷却し、しかる後に２０℃／分の昇温速度で吸熱ピークを測定するとよい。

なお、本発明で用いる液晶ポリエステルには、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加してもよい。また酸化チタン、カオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。

本発明の繊維シート中には、上記した液晶ポリエステル繊維を５０重量％以上含有していることが必要である。液晶ポリエステル繊維の含有量が５０重量％未満の場合、得られる繊維シートは長時間の摩擦に耐え得る十分な強度を有さず、しかも耐熱性が劣ったものとなる。
繊維シート中における液晶ポリエステル繊維の含有量は７０重量％以上であることが好ましく、８０重量％以上１００重量％以下であることがさらに好ましい。

本発明の繊維シートは、図１〜３に示すように、表層部分において、上記液晶ポリエステル繊維が繊維径０．５μｍ以下のフィブリル構造を有していることが重要である。従来の液晶ポリエステル繊維を含有する繊維シートには図４に示すとおり、本発明の繊維シートのようなフィブリル構造は発現しない。
本発明の繊維シートは、シート表層部分にこのようなフィブリル構造を有することで、ワイパーとした場合、優れた拭き取り性能を達成することができる。
上記したフィブリルの繊維径が０．５μｍよりも大きい場合、本発明が目的とするような拭き取り性能は得られない。フィブリルの繊維径は好ましくは０．４μｍ以下であり、より好ましくは０．３μｍ以下０．１μｍ以上である。０．１μｍよりも小さいフィブリルは、強度が不足し摩擦に対し切断、脱落の懸念があり好ましくない。
なお、フィブリルの繊維径は走査型電子顕微鏡（日立走査型電子顕微鏡「Ｓ−３４００Ｎ」）にて顕微鏡写真（倍率５０００倍）を撮影し測定して求められる。

本発明において繊維シートの表層部分に高圧水流絡合処理を施すことにより、上記した繊維径のフィブリルを発現させることができる。
通常水絡不織布を製造する場合の水流圧は、８ＭＰａ以下で十分なシート強力を得ることができるが、本発明においては、さらに望ましくは、１０ＭＰａ以上で複数回処理を行うことでフィブリルの発現を均一化することができる。

本発明のシートは荷重約３Ｎの７ｃｍ径のラバー付円盤ヘッドを１１．５ｃｍ径に変心回転して右に２回、左に２回を1サイクルとして１０サイクルを研磨布シート(ベルスター研磨材工業株式会社製「Ａ−Ｐ６００」)に対して行う不織布摩擦試験で、重量減少率１％以下であることが好ましい。該摩擦試験における重量減少率は、本発明の目的とする繰返しのワイピング動作による繊維シートの構造破壊程度を推定する指標となるものである。
重量減少率が１％よりも大きい場合、シート表面からの繊維脱落が顕著となり、ワイピングの動作を継続することは不可能であるので好ましくない。好ましくは０．８％以下であり、より好ましくは０．６％以下である。

さらに本発明の繊維シートは表面温度２５０℃、１分間の熱処理後の面積変化率が５％以下であることが好ましい。該面積変化率は、機械部品などの駆動による発熱やボイラーなど高温を伴う設備周辺のワイピング、あるいは連続回転体に接触しながら汚れを除去する場合などに有効な指標となる。
面積変化率が５％よりも大きい場合、シート全体が軟化しワイピングを行うことが困難であるので好ましくない。好ましくは４％以下であり、より好ましくは３％以下である。

また、本発明の繊維シートには、少なくとも片面にエンボス処理による凹凸構造を有していることが好ましい。一般に細繊度の繊維を大量に含むワイピング材においては、シート表面と対象物の間の摩擦係数が大きくなる傾向がある。本発明においても、フィブリル化を進行させることで拭き取り性が向上する一方、摩擦係数の増加により拭き取り抵抗が大きくなることが確認されており、両者のトレードオフ関係を解消する方法としてエンボス処理による接触面積率の低減を図ることが有効である。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。なお、実施例において、繊維シートの各評価は以下の方法により測定または評価した。

＜拭き取り性＞
ガラス板に墨・油(住鉱潤滑剤（株）製「ＳＵＭＩＣＯＭＯＬＹ−１」)を約０．１ｇ載せて、シート(５ｃｍ×５ｃｍ)の上に重量２００ｇを載せて、拭取りガラス板の透過率を測定して透過率を測定する。
測定前のガラス板の透過を１００％として、拭取り後の透過を測定して透過率とする。
なお、透過率は色差計(日本電色工業（株）製「ＮＩＰＰＯＮＤＥＮＳＨＯＫＵ３００Ａ」)を使用した。

＜摩耗減量＞
ヘッド７ｃｍ径のラバー付円盤に切出したシート２０×２０ｃｍを取り付け、該シートの上部をゴムで縛る。
次に研磨布シート固定台に研磨布シート(ベルスター研磨材工業株式会社製「Ａ−Ｐ６００」、＃６００）、１８ｃｍ×１８ｃｍを取り付け固定、荷重約３Ｎのヘッドを１１．５ｃｍ径に変心回転して右に２回、左に２回を1サイクルとして１０サイクル研磨し切出したシートの重量減量を下４桁まで測定した。

＜リント＞
ＪＩＳ−Ｂ−９９２３タンブリング法に準拠して以下の条件にて測定した。
資料２５ｃｍ×２５ｃｍをダンベルカッターで切り抜き、１０枚を発塵測定機（型式CW-HDT-102パーティクルカウンター 3100+）に投入して０．３マイクロ以上の個数を１ｆｔ^３（２８．３ｃｍ^３）あたりの個数として測定した。

＜熱収縮率＞
２５０℃（２５０℃は表面温度計で確認）に加熱したホットプレートに切出したシート(１０ｃｍ×１０ｃｍ)を１０秒置いた後の熱収縮を測定した。

［実施例１］
繊度２．８Ｔ、繊維長５１ｍｍの液晶ポリエステル繊維(（株）クラレ製、ベクトランＮＴ)１００重量％をカード機で開繊し、ウェブ重量８０ｇ／ｍ^２の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブを速度１０ｍ／ｍｉｎ、８２本×６１本／インチのポリエステルメッシュのネット上に載せてノズル径０．１ｍｍ、ノズルピッチ０．６ｍｍのノズルプレートから、水圧５ＭＰａで水流絡合させ、その後、ウェブを反転させ同様ノズル水圧１０ＭＰａで水流絡合し、再度反転させて同ノズルで１０ＭＰａの水圧で絡合して不織布を作製した。得られた不織布はタテ強力１９７．６Ｎ／５ｃｍ、ヨコ強力７５．７Ｎ／５ｃｍ、タテ伸度２３％、ヨコ伸度８０％の物性を有していた。この時、シート表面には繊維径０．１〜０．２μｍのフィブリルが電顕写真（倍率５０００倍）にて観察された。

［実施例２］
繊度２．８Ｔ、繊維長５１ｍｍの液晶ポリエステル繊維(（株）クラレ製、ベクトランＮＴ)７０重量％と繊度１．７Ｔ、繊維長３８ｍｍのテンセル繊維 (レンチング社製)３０重量％を混綿してカード機で開繊し、ウェブ重量８０ｇ／ｍ^２の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブを速度１０ｍ／ｍｉｎ、８２本×６１本／インチのポリエステルメッシュのネット上に載せてノズル径０．１ｍｍ、ノズルピッチ０．６ｍｍのノズルプレートから、水圧５ＭＰａで水流絡合させ、その後、ウェブを反転させ同様ノズル水圧１０ＭＰａで水流絡合し、再度反転させて同ノズルで１０ＭＰａの水圧で絡合して不織布を作製した。得られた不織布はタテ強力１９７．８Ｎ／５ｃｍ、ヨコ強力７６．８Ｎ／５ｃｍ、タテ伸度２６％、ヨコ伸度７８％の物性を有していた。この時、シート表面には繊維径０．１〜０．３μｍのフィブリルが電顕写真（倍率５０００倍）にて観察された。

［実施例３］
実施例１で得られた不織布を、圧着面積約１０％の鉄エンボスローラ(十次柄)、温度１４５℃、線圧２.５Ｎ／ｃｍ、速度１０ｍ／ｍｉｎで処理をしたところ、タテ強度１７２Ｎ／５ｃｍ、ヨコ強度４２Ｎ／５ｃｍ、タテ伸度２４％、ヨコ伸度７８％の物性を有する不織布が得られた。この時、エンボス部以外のシート表面には繊維径０．１〜０．２μｍのフィブリルが電顕写真（倍率５０００倍）にて観察された。

［比較例１］
繊度１．７Ｔ×４０ｍｍのレーヨン繊維（ダイワボウレーヨン社製）
をカード機で開繊し、ウェブ重量８０ｇ／ｍ^２の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブを速度１０ｍ／ｍｉｎ、８２本×６１本／インチのポリエステルメッシュのネット上に載せてノズル径０．１ｍｍノズルピッチ０．６ｍｍのノズルプレートから、水圧３ＭＰａで水流絡合させ、その後、ウェブを反転させ同様ノズル水圧５ＭＰａで水流絡合し、再度反転させて同ノズルで５ＭＰａの水圧で絡合して不織布を作製した。得られた不織布はタテ強力７６．５Ｎ／５ｃｍ、ヨコ強力１５．９Ｎ／５ｃｍ、タテ伸度７３％、ヨコ伸度１８０％の物性を有していた。

［比較例２］
繊度３．８Ｔ×繊維長５１ｍｍの分割繊維(（株）クラレ製、Ｗ１０２) をカード機で開繊し、ウェブ重量が８０ｇ／ｍ^２の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブを速度１０ｍ／ｍｉｎ、８２本×６１本／インチのポリエステルメッシュのネット上に載せてノズル径０．１ｍｍ、ノズルピッチ０．６ｍｍのノズルプレートから、水圧５ＭＰａで水流絡合させ、その後、ウェブを反転させ同様ノズル水圧１０ＭＰａで水流絡合し、再度反転させて同ノズルで１０ＭＰａの水圧で絡合して不織布を作製した。得られた不織布はタテ強力２６０Ｎ／５ｃｍ、ヨコ強力１０５Ｎ／５ｃｍ、タテ伸度７３％、ヨコ伸度１５２％の物性を有していた。

上記した実施例、比較例のうち、実施例１〜２、比較例１〜２の拭取り性、磨耗性、リント、熱収縮性の性能評価結果を下記表１〜４に示す。

本発明の液晶ポリエステル繊維を所定量含み、かつ表層部分にフィブリル化された極細繊維を有する繊維シートは長時間の摩擦に耐え得る十分な強度と耐熱性を有し、さらにワイピング材として使用した場合、ワイピング性能に優れたものとなる。
本発明の繊維シートは、金属部品なかんずく凹凸や複雑な形状を有する機械部品用のワイピングシートとして好適である。

本発明の液晶ポリエステル繊維を含有する繊維シートの表層部のフィブリル構造の一例を示す顕微鏡写真。本発明の液晶ポリエステル繊維を含有する繊維シートの表層部のフィブリル構造の別の一例を示す顕微鏡写真。本発明の液晶ポリエステル繊維を含有する繊維シートの断面形態の一例を示す顕微鏡写真。従来の液晶ポリエステル繊維を含有する繊維シートの表層部のフィブリル構造の一例を示す顕微鏡写真。

Claims

液晶ポリエステル繊維を５０重量％以上含有し、かつ表層部分に繊維径が０．５μｍ以下のフィブリル化された液晶ポリエステル繊維を有する繊維シート。
不織布摩擦試験１０サイクル後の重量減少率が１％以下である請求項１に記載の繊維シート。
表面温度２５０℃、1分間の熱処理における面積変化率が５％以下である請求項１または２に記載の繊維シート。
少なくとも片面にエンボス処理による凹凸構造を有する請求項１〜３のいずれかに記載の繊維シート。
少なくとも片面に請求項１〜４のいずれかに記載の繊維シートを用いてなるワイピングシート。
少なくとも片面に請求項１〜４のいずれかに記載の繊維シートを用いてなる研磨用シート。