JPH0258547A - 保水性に優れた合成スポンジ型物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として拭きとり、清浄その他家庭及び産業用
用途に使われるスポンジ型物品に関する。

天然スポンジは通常の家庭及び産業用清浄材と共に使っ
た場合には優れた保水性、物理的、機械的及び化学的耐
久性を示す。いささか品薄で高価である他に天然スポン
ジは不規則な形状と大きさであるので、標準形状と大き
さが要求される多くの商業用用途に使うのには適しない
。

天然スポンジを代替するために造られた合成スポンジ型
材料の一つは再生繊維素である。再生繊維素は希望する
標準化された形状と大きさで商業的に生産される。合成
繊維素スポンジは普通用途には充分の保水性をもってい
るが、製造原価が高く通常の家庭保守用製品と共に使う
際には物理的、機械的及び化学的耐久性に劣っている。

より良い物理的及び化学的耐久性があるより安いスポン
ジ型代替品が開発された。これに含まれるものは連続気
泡の合成スポンジで天然ゴム又は合成ゴムポリマーラテ
ックス製で、ポリ塩化ビニル、ポリアミド及びポリウレ
タンからのものである。これらの発泡体は商業的に妥当
な価格で生産されて適性ある物理的及び化学的耐久性を
持つが、一般に疎水性であるために保水能力が小さくて
満足できる拭きとりには一般的に向かぬものとなってい
た。

このような合成疎水性発泡材は粘土などの親水性物質で
表面だけを覆うことによって親水性にされた。この技術
によって繊維素のそれに近い保水特性をもった合成スポ
ンジ型材料が得られたが、粘土被覆は一時的で少しのす
すぎの後には消失してしまう。

疎水性発泡体に拭きとり性を改善するにはこれまで応用
されたことはなかったが、香水や医薬などの揮発性又は
可溶性物質を、錠剤、顆粒、腕時計、イヤリング、ブロ
ーチ、ストリップのような別の型の物品からゆっくり拡
散させる種々の方法が知られている。これらに含まれる
ものとして、疎水性支持体中に吸収性親水性含有体を形
成させることがある。これを達成するには重合すると疎
水性基質中に吸収性材料を形成するようなモノマーを現
場で重合させればよい。この方法はフランス特許第２２
５０７９３号（１９７５年６月６日公告）及びその追加
証第２３４８２３８号（１９７７年１１月１０日公告）
中に記載され、モノマ（吸収性網状構造に重合できる）
を疎水性基質上で重合させ、その重合をイオン又は超音
波の照射で制御すること、あるいは疎水性基質をモノマ
ーを含む溶液中に浸して親水性含有体を疎水性基質中に
生成させること、による製法が記されている。これらの
参考文献中には拭きとり用物品のスポンジ型性質に要求
される特性をもった物品の製造については何も開示して
おらず、開示された物品は柔軟なスポンジよりもむしろ
剛性構造をもったもののよってある。

上述の開示された技術をスポンジ型物品へ応用しても本
発明が容易に得られるのではない。これは優れた拭きと
り性をもった商業的に有用なスポンジ型物品を製造する
のに要する物理的要求特性を評価することが、これら文
献にはないからである。これに対して、組織的研究によ
って、材料間の重大な相違、同一支持体の処理と未処理
との間の毛管作用による保水能力の関係の不在、それら
の気泡直径、空気透過性、比表面などの構造的特性、が
明かになった。驚くことに、同じ吸収性処理は異った物
理的構造をもつ疎水性独立気泡発泡体の保水特性に対し
て匹敵する改善をもたらさないのである。

本発明は家庭用及び産業用の合成スポンジ型製品で繊維
素スポンジと類似の優れた保水性をもち物理的機械的及
び化学的耐久性は少くとも繊維素スポンジのそれらと同
等のものである製品を提供するものである。

本発明の物品は疎水性で部分的に独立気泡の合成発泡体
製の本体を含み、ここで発泡体の気泡壁は少くとも部分
的には親水性の吸収性材料層で覆われている。疎水性発
泡体の本体は比表面が最低約４０ＣＩｎ２／ｃｍ３、そ
の内外表面の最低約２５％が最低約７３　Ｘ　１０’ニ
ユートン／メーターの表面エネルギーを持つものである
。

好ましくは、発泡体の平均気泡直径は約０．７ｍｍ以下
、発泡体の比表面は４０−７０ｃｍ２／ｃｓｎ３最も好
ましくは５０−７０ａｎ２／ｃｍ３である。

本発明の物品は透過性で、好ましくは厚さ２ｃａ＋の試
料に対して乾いた空気透過率が、最低約１００パスカル
（最ら好ましくは最低約１２５パスカル）の過圧に相当
するものとなっている。本発明の物品の吸水性は室温で
２ＣＩＩｌ厚試料の１５秒間浸水後で断面積１ｃｍ２当
り最低水２ｇを毛管作用で吸水できるものが好ましい。

本発明による物品は、ポリウレタン型発泡体の疎水性発
泡本体が好ましくは疎水性発泡体の気泡表面上で現場重
合した親水性ポリマーで被覆されたものが好ましい。

上述の物理性を有する物品は優れた保水性をもちスポン
ジ型物体として商業的及家庭向用途があることが判った
。有用製品の物理特性を決定することは本発明の重要な
局価で、下記の試験及び性能基準が開発されたのは多く
の研究開発の後であった。

毛管作用による保水能力 概略の大きさ７５ｍｍＸ　１００ｎ＋ｍＸ　２ｃｍｍの
試料による１５秒間の吸水量を測った。試料は先ず水洗
して空気を除き２度廻して余分の水を除いて測定する。

測定は７５ｍｍＸ２ｃｍｍの試料端を約６ｍｍ室温の水
中（１リツトル標準型ビーカーに水５５ｃｃ）に浸す。

１５秒後試料を取出しビーカー重量を測９て試料により
吸収されたことによる＠■減を知り吸水量を決める。次
いで同じ処置を試料の他端でくりかえし、二つの測定値
の平均をとる。

平均値を断面１５ｃｍ２の試験片に換算する。この値は
ｇ、／１５ｃｍ２で表示する。

比表面 物体の湿潤性は、表面エネルギー、それが接触する液体
の表面張力、液体と接触する有効表面に依る。従って、
液体でぬれた表面は液体保持能力を測ることによって測
られる。物体の表面エネルギーより小さい表面張力の液
体を用いれば試料の全比表面を計算できる。従って、表
面張力約３０×ｌ０−７ニユ一トン／メートルのポリウ
レタン支持体をもつスポンジについては９９％エタノー
ル＝７− （表面張力２３Ｘ１０　−ニートン／メートル）中での
保持能力が測られる。これに対して蒸留水中での液体保
持能力は同しく水でぬれるスポンジの比表面を計算する
ことによって測られる、すなわちその表面エネルギーが
最低水の表面張力（７３Ｘ１０−７ニユートン／メータ
ー）に等いＡスポンジである。ｃｍ２／ｃｎ＋３で表示
する比表面（よ次の式で計算する ここに、 ｐ＝毛管作用で吸収された液体重量 ｙ−液体の表面張力 ９．５５は試料の浸漬部の補正項 ６５４は重力（ｇ＝９８１．ｃｍ／′ｓ２）と試料断面
積（１５ｃｍ２）の比。

水及びエタノールに対して得られた値の差は、吸収剤ポ
リマーで処理された疎水性発泡体本体の表面百分率に相
当する。

平均気泡直径 気泡の平均的大きさを測定するこ吉によって発泡体の物
理的構造とスポンジ型物体としての製品性能との関係を
確認する物理的構造の特性決定が可能になる。この測定
には乾燥発泡体上に５ｃｍｍの直線を画き線に触れた気
泡数（Ｎ）を得る。この測定は好ましくは拡大器を用い
て気泡本体と気泡と数えられる気泡の開き口又は“窓（
Ｗｉｎｄｏｗｌ”との不明瞭を避けるのが好ましい。

平均気泡直径はｍｍ表示で次式で計算する：空気透過性 発泡材を通る制御された空気流に対する抵抗は試料表面
の上向流による空気の過圧を測って計算される。

この測定で内部構造の水準において比較方式で発泡体の
気泡の開放度が計算できる。この方法はフランス規格＾
ＦＮＯＲＩＩＦＴ　５６　１．２７の空気流に向合った
発泡体の動きの測定から導いたものである。

測定は乾燥した２ｃｍｍ厚の試料を開放気泡のはちの巣
状支持体上に置き、試料上表面に直径５０叩で重さ１，
０５０ｇの分散板をのせる。乾燥圧縮空気を試料に約１
１３リツトル／′分の流量で通過させる。分散板中の過
圧はＵ−形水準器で水柱ミリメーターで測る。次に試料
をひつくり返して試験をくり返す。二つの測定値の平均
を算出してパスカルで表示した平均値で発泡体の空気透
過値とする。

本発明の好ましい物品は独立気泡ポリウレタンで親水性
アクリレート型ポリマーで現場重合したちので覆われた
ものなどである。有用な親水性アクリレート型ポリマー
にはポリエチレングリコール　ジアクリレート、ジエチ
レングリコール　ジアクリレート、テトラエチレングリ
コール　ジアクリレート、ポリエチレングリコール　ジ
メタクリレート、ジエチレングリコール　メタクリレー
ト、トリエチレングリコール　ジメタクリレート、テト
ラエチレングリコール　ジメタクリレートなどがある。

これらポリマーはモノマーがら公知の重合条件で製造さ
れる。疎水性発泡体基質の製造に有用な他の疎水性材料
にはポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリエス
テルなどがある。

特に有用な態様においては、本発明によるスポンジ型物
品はその本体が部分的に独立気泡のポリウレタン型発泡
体で、比表面は約４ｏＣｎ２／ｃｍ３から７０　ｃｍ　
”　／　ｃｍ　３の間、平均直径的０．７ｍｍ以下の気
泡、厚さ２ａｎに対しての乾いた空気透過性が最低１２
５パスカルの過圧に相当、内部表面の最低２５％が表面
エネルギー最低７３Ｘ１０−７ニユ一トン／メートルに
等しいポリアクリレート型成膜で覆われている、室温１
５秒間での毛管作用による保水能力は約２ａｎ厚で外面
ｃｍ２当り最低２ｇに等しいこと、を特徴としている。

この発明は以下の例における特定な記載を参照してより
よく理解されるであろう。

例１−６ 常法によって部分的に独立気泡のポリウレタン発泡体を
造る。２，４及２，６　（８０／２０））ルエン　ジイ
ソシアナート又はメチレン　ジパラフエニレン　ジイソ
シアナートを、水又は他の適当な溶剤（例えばハロゲン
化炭化水素液体フレオン）を発泡剤として存在させなが
ら、その他の添加剤及びスタナスオクトエート及びトリ
エチレンジアミンのような触媒的薬剤の存在下に、ポリ
オールに加える。発泡体の気泡率及び気泡の大きさを界
活性剤の添加によって制御し、本発明で要求される物理
的特性をもった疎水性ポリウレタンスポンジ型基質を得
る。

とりわけ気泡率及び気泡の大きさは界面活性剤（好まし
くはシリコーン）の添加によって制御され、このことは
本発明の履行に要求される特性をもったスポンジ型疎水
性ポリウレタン基質を実験的に得ることを可能にする。

ポリウレタンの化学的組成の一例は次のとおりである。

混合物Ａ ポリオール（Ｄｅｓａ＋ｏｐｈｅｎ　３６（ＩＱ）　　
７５部ポリオール（Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ　３９００）　
　２５部水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　３部トリエチレンジアミン　（ＤＡＢＣＯ１０，５
部スタ士スオクトエート　ｆ丁９１　　　　０．　５部
シＩＪ　コ−ンＰｏ１ｙｔｕａｘ　（ＳＣ１２０）　　
　　１部計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
０５部ＤｅｓｍｏｐｈｅｎはＢａＨｒ　Ｃ−ｏｍｐａｎ
７の登録商標、ＤＡＢＣＯ及びＴ９は人ｉ＋　Ｐ【ｏｄ
ｕｃｔｓ　ＣｏｍｐａＢの登録商標、Ｐｏ１７ｕ＋ａｘ
はＢＰ　Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である。

トルエン　ジイソシアナート８０／２０の約４５部を混
合物Ａの１００重量部に加え、両者を速かによく約５秒
間撹拌する。

約１０−２４時間重合させると柔軟で部分的に独立気泡
の発泡体が得られる。

次いでフランス特許第２２５０７９３号に記載の技法に
より、アクリル酸のような親水性ポリマーに重合するこ
とができるモノマー、テトラエチレングリコール　ジア
クリレートのような架橋剤、酸素化水（酸化剤−還元剤
組合せ開始剤Ｈ２０□、第二鉄塩）及び蒸留水を用いた
含浸法によって、この基質に吸収化処理を施す。過剰の
反応性剤は振り廻すかしぼって除去し、拭きとられた基
質は第二鉄溶液を含浸されて重合反応を開始させる。

反応が終ったら副生物及び反応残渣を除去して基質を水
洗し、振り廻すかしぼって乾燥させ、本発明によるスポ
ンジ型物品を得る。

そうして種々の特性をもつポリウレタンスポンジが得ら
れ、これを用いて吸収化処理前後の毛管現象を測る。得
られた結果は次表にまとめである例３−６だけが水の毛
管現象が３０ｇ／ｌ、５ｃｍ２以上で本発明を達成する
物理的要求を満たしている。例１及び２は比較例である
。

本発明の構造的要求基準は、比表面値が４０以上でその
最低約２５％に吸収化処理が行なわれていて、好ましく
は気泡直径が０．７ｍｍ以下であり、空気透過性が１０
０以上である、に該当するものである。

例について測定された基準値の比較によれば、得られた
毛管現象と吸収化処理された表面の割合、気泡直径、比
表面、空気透過性との関係、更に本発明で確立された数
値範囲の組合せ外の各種基準との関係は決定的な関係に
驚く程欠けていることが判る。また処理の前後において
測定された毛管現象の間には意気深い関係は存在しない
と予測されることが認められる。

本発明によって製造されたスポンジ型物品は通常の使用
、特に７０℃の熱湯用、アンモニウムを含むもの含まぬ
もの、である家庭用清浄剤に対して優れた耐久性がある
。特に最初に吸収化の後処理された疎水性支持体が普通
に擦り切れるまで水の保持及び拭きとり性は保たれる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）優れた保水性を有する合成スポンジ型物品であっ
   て、柔軟で部分的に連続気泡の疎水性合成材料の発泡体
   を含み、前記発泡体の泡壁は少くとも部分的に親水性吸
   収剤層で覆われているものであり、発泡体比表面は最低
   約４０ｃｍ＾２／ｃｍ＾３に等しく、その少くとも約２
   ５％の内表面及び外表面は最低約７３×１０＾−＾７ニ
   ュートン／メートルに等しいエネルギー表面である、前
   記物品。
2. （２）発泡体の平均気泡直径が約０．７ｍｍ以下である
   、請求項（１）の物品。
3. （３）物体の比表面が５０〜７０ｃｍ＾２／ｃｍ＾３で
   ある、請求項（１）の物品。
4. （４）前記発泡体は厚さ約２ｃｍの試料において最低１
   ００パスカルに等しい過圧に該当する乾いた空気透過性
   を有するものである、請求項（１）の物品。
5. （５）毛管作用による水吸収が室温で厚さ約２ｃｍに対
   して断面積１ｃｍ＾２当り１５秒間で最低約２ｇである
   、請求項（１）の物品。
6. （６）前記疎水性材料がポリウレタンであり前記親水性
   材層が現場で重合したアクリル型界面活性ポリマーであ
   る、請求項（１）の物品。